Claudia de Miguel等作者来自英国剑桥MRC分子生物学实验室，其研究成果于2025年11月13日首次发表在《Science》期刊上，论文编号10.1126/science.adw5137。这项研究聚焦于真核生物翻译起始因子2（eIF2）的磷酸化调控机制，特别是揭示了整合应激反应（Integrated Stress Response, ISR）终止的关键分子机制。
学术背景
eIF2α的丝氨酸52位点（S52）磷酸化是细胞应对环境变化的核心调控机制，通过抑制其鸟苷酸交换因子（Guanine nucleotide exchange factor, GEF）eIF2B来衰减蛋白质合成。尽管这一通路已被研究数十年，但磷酸化eIF2（p-eIF2）信号如何终止仍不清楚。eIF2B作为十聚体复合物（α、β、γ、δ、ε亚基），其活性受p-eIF2结合抑制。此前研究认为游离p-eIF2是磷酸酶靶标，但该团队发现p-eIF2-eIF2B复合物才是生理性底物，而PPP1R15B（R15B）磷酸酶亚基在此过程中发挥关键作用。
研究流程与方法
复合物捕获与结构解析
- 样本制备：在HEK293T和Expi293细胞中表达Flag标记的R15B截短体（R15B414-713和R15B411-511），通过免疫沉淀纯化天然复合物。质谱鉴定显示R15B与eIF2（α、β、γ）、eIF2B全亚基及PP1磷酸酶共纯化。
- 冷冻电镜分析：采用单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）解析复合物结构。对R15B414-713样本的67%颗粒显示催化构象（eIF2-eIF2B），分辨率2.7 Å；33%颗粒为抑制构象（p-eIF2-eIF2B），局部分辨率3.8 Å。R15B411-511样本则富集抑制构象，整体分辨率3.0 Å。
- 结构特征：发现eIF2Bγ的GTP结合口袋（含致病突变热点）及R15B通过螺旋H1-H2和对接环（docking loop）桥接eIF2γ与eIF2Bγ，迫使eIF2α C端固定，维持GDP结合状态。
功能验证实验
- 突变体分析：构建R15B关键区域突变体（如H2A、Q490E），发现其与eIF2-eIF2B结合能力显著降低。冷冻电镜二维分类显示H2A突变体仅42%保留抑制构象（野生型100%）。
- 磷酸酶活性检测：利用碱性磷酸酶处理复合物，发现R15B414-713（含PP1结合位点）能使p-eIF2去磷酸化，而R15B411-511（底物捕获型）无此功能。去磷酸化后复合物构象从抑制态转为催化态。
疾病关联分析
- ** vanishing white matter病突变映射**：eIF2Bγ的GTP结合口袋中25%致病突变（如K25R、D107N）直接干扰GTP结合，揭示该病可能与eIF2Bγ核苷酸结合缺陷相关。
主要结果
- 结构发现：首次解析了内源性R15B-p-eIF2-eIF2B复合物的冷冻电镜结构，揭示R15B通过构象重排使p-S52暴露于磷酸酶活性中心。
- 功能机制：R15B不仅招募PP1，还通过诱导eIF2α C端位移解除p-S52的分子内静电屏蔽，实现eIF2B从抑制中解救。
- 疾病关联：eIF2Bγ的GTP结合缺陷可能是 vanishing white matter病的分子基础。
结论与意义
该研究阐明了ISR终止的核心机制：R15B通过双重功能（底物招募与构象激活）实现p-eIF2在eIF2B上的去磷酸化，重启翻译并维持细胞稳态。科学价值在于：
1. 理论突破：挑战了“游离p-eIF2是磷酸酶唯一底物”的传统认知，提出“复合物解救”新模型。
2. 应用潜力：为神经退行性疾病及癌症（如ISR通路失调相关疾病）提供新靶点。
3. 方法创新：首次对含大量无序区的磷酸酶复合物进行高分辨率结构解析，为类似体系研究提供范式。
研究亮点
- 创新发现：揭示R15B在eIF2B抑制复合物上的去磷酸化活性，填补ISR终止机制的空白。
- 技术突破：通过冷冻电镜解析动态复合物的构象变化，克服了无序蛋白的结构解析难题。
- 跨学科价值：整合结构生物学、生物化学与疾病遗传学，为治疗干预提供分子基础。
此外，研究还暗示PPP1R15A（R15A）可能具有类似功能，为后续研究开辟了新方向。