Functional Study of Dihydrocapsaicin on the Assembly of Stress Granule

Abstract

Stress granules (SGs) are cytoplasmic biomolecular condensates that are formed against a variety of stress conditions when translation initiation is perturbed. SGs form through the weak protein-protein, protein-RNA, and RNA-RNA interactions, as well as through the intrinsically disordered domains and post-translation modifications within RNA binding proteins (RBPs). SGs are known to contribute to cell survivability by minimizing the stress-induced damage to the cells by delaying the activation of apoptosis. Here, we find that dihydrocapsaicin (DHC), an analogue of capsaicin, is a SG inducer that promotes polysome disassembly and reduces global protein translation via phosphorylation of eIF2α. DHC-mediated SG assembly is controlled by the phosphorylation of eIF2α at serine 51 position and is controlled by all four eIF2α stress kinases (i.e., HRI, PKR, PERK, and GCN2) with HRI showing maximal effect. We demonstrate that DHC is a bonafide compound that induces SG assembly, disassembles polysome, phosphorylates eIF2α in an HRI dependent manner, and thereby arrest global translation. Together, our results suggest that DHC is a novel SG inducer and an alternate to sodium arsenite to study SG dynamics.|스트레스 과립(SG)은 스트레스에 의해 번역 개시가 교란될 때 형성되는 세포질 생체분자의 응축 물질이다. SG는 단백질-단백질, 단백질-RNA 및 RNA-RNA 상호작용뿐만 아니라 본질적으로 무질서한 도메인 및 RNA 결합 단백질 (RBP) 내의 번역 후 수정을 통해 형성된다. SG는 세포 사멸의 활성화를 지연 시킴으로써, 스트레스로 인한 세포손상을 최소화함으로써 세포 생존에 기여하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 캡사이신의 유사체인 dihydrocapsaicin(DHC)이 eIF2α의 인산화를 통해 폴리솜 분해와 글로벌 단백질 번역을 억제하여 SG 형성을 유도하는 것을 발견하였다. DHC 매개 SG 형성은 serine 51 위치에서 eIF2α의 인산화에 의해 제어되며, 이는 HRI가 최대 효과를 보이는 4가지 eIF2α stress kinase (HRI, PKR, PERK 및 GCN2) 에 의해 제어되는 것을 발견하였다. 우리는 DHC가 SG 조립을 유도하고, 폴리솜을 분해하고, eIF2α를 HRI 의존적인 방식으로 인산화하며 전체적 번역을 억제하는 보나파이드 화합물임을 증명하였다. 결론적으로, 본 연구의 결과는 DHC가 새로운 SG 유도체이며 SG 역학을 연구하기 위한 새로운 스트레스임을 시사한다.