核糖核蛋白（Ribonucleoprotein, RNP）小体或者颗粒是一类光镜下能看到的、胞内RNA和蛋白质相互作用组装而成的无膜结构。一些RNP小体在细胞内组成性出现，例如细胞质加工小体（cytosolic processing bodies, P-bodies）、TIS小体、U小体、Cajal小体、核仁、核小点（nuclear speckles）、核旁斑（paraspeckles）等【1,2】。一些RNP颗粒在翻译抑制或者核糖体逃逸时形成，比如应激颗粒（stress granules）和P小体，有些RNP颗粒来自于双链RNA，并在免疫反应中发挥作用，还有一些RNP颗粒只出现在某种特定的细胞类型中【3-6】。RNP颗粒的广泛性存在说明，在这些颗粒形成以及发挥的功能中存在许多相同以及不同的地方。
近日，来自美国科罗拉多大学博尔德分校的Nina Ripin和Roy Parker在Cell杂志以 Formation, function, and pathology of RNP granules 为题总结了各种RNP颗粒形成的机制、组成以及各种RNP颗粒在不同疾病中发挥的作用，为我们深入理解RNP的功能提供了支持。
RNP颗粒的组装主要是蛋白质和RNA通过生物分子凝集作用（biomolecular condensation）形成，同时依赖于颗粒内部存在的蛋白质-蛋白质、蛋白质-RNA、RNA-RNA之间的多价相互作用，这些蛋白质和RNA最终通过液液相分离或者液固相分离等形成各种功能性颗粒或者小体。
从组成上分析，一些小的功能性RNAs形成的颗粒中，RNA和蛋白质的组成比例约分别是20%和80%，比如U1 snRNP。在这种RNP颗粒中，由于暴露的snRNA比较少，分子间RNA-RNA相互作用也比较少。与之不同，由mRNA形成的颗粒中含有大量的RNA碱基，RNA-RNA相互作用较为丰富，同时在这种颗粒中蛋白质和mRNA的质量比例可以达到1:1。另外，研究显示细胞核中的RBP数量远超细胞质中，说明细胞质中mRNAs大多与核糖体结合在一起，细胞质中未翻译的mRNA大多不与RBP结合。
在RNP颗粒或者小体的形成过程中，蛋白质之间的相互作用非常关键，无论是应激颗粒还是P小体中，一些关键蛋白质之间的相互作用对于颗粒或者小体的形成时必需的。相反，一些RBPs中的固有无序区域（intrinsically disordered regions, IDRs）对于颗粒的形成并不重要，而折叠良好的结构域之间的相互作用在颗粒或者小体形成中发挥了关键作用。
RNA是RNP颗粒形成的关键分子，首先RNA可作为接头分子，能够招募众多的RBPs蛋白结合，其次，RNA-RNA之间的相互作用对于RNP颗粒形成至关重要，再次，RNA倾向于通过自组装的方式促进RNP的形成。
生物分子的缩合是一种大分子浓度依赖的组装方式，但RNP颗粒并不严格遵循热力学平衡原则，而是受到能量依赖的组分加入和排除速率的影响，因此颗粒的组成受到组装动力学的调控。RNP颗粒的形成依赖于细胞质或者细胞核中分散组分的压缩，这种压缩的发生则通过蛋白质和RNA之间的相互作用来实现，当复合体的浓度达到饱和浓度（saturation concentration）时，RNP颗粒最终形成。当RNPs产生或者定位于某些特殊的位置时，也会出现组分压缩现象，导致组分浓度的升高。只有当RNP颗粒达到饱和浓度时RNP颗粒才开始进行组装和形成。另外，当组分浓度还未达到饱和浓度时，这些组分可能先压缩形成一些小的RNP聚团（clusters），之后这些小的聚团会相互结合形成更大的RNP颗粒或者小体，这体现了RNP颗粒或者小体形成的一种阶段渐变状态。
当RNP颗粒开始形成之后，高度浓缩的RNA和蛋白质促进了分子间的相互作用，这反而更加促进了RNP颗粒的稳定性。RNP之间的相互作用根据两种RNP类型是否相同可分为同型和异型相互作用，许多RNP颗粒之间可以发生接触、融合，包括同型和异型RNP颗粒。同型RNP接触融合后会出现分子相互作用的重新分配，最终形成新的分子间相互作用以及新的RNP颗粒。异型RNP接触之后不发生融合，例如应激颗粒和P小体。不同的RNP颗粒会在它们接触的表面形成异型相互作用，异型RNP的接触会促进RNPs在应激颗粒和P小体之间的移动，不过这种情况并不多见。
RNP颗粒的组装受到多种方式的调控，包括RNP颗粒蛋白的翻译后修饰、蛋白质分子伴侣、RBPs以及DEAD-box RNA解旋酶等。
影响RNP颗粒组装的翻译后修饰类型包括甲基化、磷酸化、乙酰化、N-糖基化、PARylation以及泛素化等。这些修饰主要通过改变蛋白质-蛋白质和蛋白质-RNA相互作用来影响RNP颗粒的组装。分子伴侣和接头蛋白能够调控RNP的形成和分解。另外，RNP颗粒中存在一种蛋白质网络，能够调控RNA-RNA相互作用，被称为RNA分子伴侣网络，RBP蛋白eIF4A和YB-1都是其中的关键组分。DEAD-box蛋白既能正向调控也能负调控RNP颗粒的形成，DEAD-box蛋白通过从RNAs中置换对RNP颗粒形成起促进作用或者抑制作用的蛋白质来发挥其调控作用。
RNP颗粒形成在生物学上有多种功能，可通过以下两方面推测RNP的功能：一是如果某个信号通路的关键蛋白浓缩之后参与RNP颗粒形成，那么这个信号通路会受到影响，比如P小体通过浓缩RNA降解相关蛋白调控了RNA的降解，另外一些细胞质RNP颗粒，比如应激颗粒以及精子和神经mRNP颗粒，主要由未翻译mRNPs构成，其功能涉及翻译抑制。二是如果敲除某蛋白导致RNP颗粒形成发生变化同时细胞功能也发生变化，那么这个RNP颗粒便和这种细胞功能相关。
RNP颗粒可通过两种方式影响人体疾病的进展，一是RNP颗粒的形成通过影响细胞生理学改变疾病的进程，比如应激颗粒促进肿瘤发展；二是突变导致一些RNP形成受到抑制或者形成异常的RNP颗粒，这些变化会影响正常的细胞生理学，导致疾病的发生。目前的研究显示，RNP颗粒形成与肿瘤、神经发育性疾病、神经和肌肉退行性疾病、抗病毒反应等人体疾病密切相关。
综上，本文总结了RNP颗粒形成的分子机制、组成、功能以及与各种疾病之间的关系，为深入研究RNP颗粒提供了基础。
https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.09.006
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