应激颗粒（Stress Granules, SGs）是细胞在氧化损伤、热休克等应激条件下，由RNA与RNA结合蛋白（RBP）通过液-液相分离形成的无膜细胞器（membraneless organelle），其组装与解离的动态平衡直接调控细胞应激响应进程[1]。SG组装异常与神经退行性疾病等多种重大疾病的发生发展密切相关[2]，因此开发精准干预SG的工具对于理解SG的动态命运，推动相关疾病的治疗研究具有重要意义。早有研究建立了O-GlcNAc糖基化修饰调控与SG组装的密切联系[3]，然而在维持糖基化稳态之外，催化该修饰的唯一O-GlcNAc转移酶（OGT）如何参与到SGs的调控中尚不得知。

2026年1月7日，深圳湾实验室葛韵课题组在Nature Communications发表了题为“Targeted stress granule regulation by engineering a non-catalytic O-GlcNAc transferase”的研究论文。该工作借助化学诱导邻近策略，意外揭示了OGT通过独立于其糖基转移酶活性的非催化功能实现对SG核心蛋白G3BP1的相分离抑制。将靶向元件与OGT的最小结构域组合（N-cat + Int-D）融合后，可以实现对包括G3BP1在内的众多SG组分蛋白发挥相分离抑制功能。通过改变SG的物质性质，该工具可用来干预SG所参与的众多细胞过程，为SG动态调控机制研究及相关疾病病理机制解析提供了全新视角与核心工具。

作者通过嵌合小分子诱导邻近和纳米抗体介导邻近两种策略明确证实，OGT可以通过不依赖其糖基转移酶活性的方式，在体内和体外均抑制G3BP1为核心的SG的形成。进一步的结构域筛选发现OGT的N-Cat与长期功能未知的Int-D组成的NI片段是介导这一抑制效应的核心功能区。作者将NI片段与诱导邻近模块融合，成功构建出抑制SG组装工具STOP，该工具可通过替换不同化学诱导组件，实现更为可控的时空特异性调控，灵活适应多种靶向需求。

机制层面，STOP工具具有独特的调控特性：该工具不干扰上游应激信号识别与翻译停滞等SG组装前置过程，而是直接靶向G3BP1的相分离过程，通过与G3BP1预先结合显著降低其液滴形成能力。值得注意的是，NI片段自身在响应外界压力后，加速形成的不溶的聚集体，显著降低G3BP1或其他靶标蛋白的分子流动性，促使这些相分离蛋白从可驱动SG形成的液态状态转变为固体样聚集态。在长期应激条件下可促进G3BP1形成不可逆聚集，从而彻底阻断其正常相分离进程。作者将这一全新调控机制定义为“基于诱导邻近的靶向蛋白固化”。

STOP工具的核心优势在于其广泛适用性。G3BP1的相分离依赖“寡聚结构域+无序区域+RNA结合域”的模块化架构，而结构域替换实验证实STOP工具正是识别这一保守架构而非特定氨基酸序列。后续验证显示，该工具可有效抑制CAPRIN1、PABPC1等具有类似模块化架构的SG核心组分相分离，为SG核心网络的精准调控提供了全新策略。功能验证层面，STOP工具可通过抑制SG形成改善应激状态下的核质运输缺陷。同时还能调控细胞应激耐受性，并抑制神经退行性疾病相关突变体蛋白FUS(R495X)的异常聚集，为解析SG失衡与疾病发生的关联提供了关键工具。

综上所述，本研究在OGT广为人知的糖基转移酶催化功能外，创新性地发现了其Int-D结构域对生物分子凝聚体调控功能。基于诱导邻近的化学生物学工具所开发的STOP工具以“诱导邻近-固化聚集-阻断相分离”的独特模式，实现了对SG核心组分相分离的通用抑制，为生物分子凝聚体调控提供了全新范式。该工具不仅为深入解析SG组装的分子机制提供了有力支撑，也为后续 SG及其他无膜细胞器异常的相关疾病提供了全新的干预视角。未来，将STOP工具拓展至原代细胞、iPSC衍生神经元等生理病理模型，有望进一步揭示其体内调控价值，为相关疾病的精准干预奠定重要基础。

北京大学深圳研究生院化学生物学与生物技术学院2024级博士研究生王娜为该论文的第一作者，葛韵研究员为通讯作者。深圳湾实验室张轲研究员及其课题组侯帆佳，以及葛韵课题组的其他成员也为本工作提供了重要支持和贡献。

葛韵课题组聚焦于糖质互作与编辑的化学生物学，包括糖质调控编辑工具的开发、糖质功能解读和拓展糖质分子在其他功能分子上的工程改造和应用。课题组长期招聘博士后和科研助理等岗位，详情请见深圳湾实验室招聘信息。

参考文献

[1] Yang, P. et al. G3BP1 Is a Tunable Switch that Triggers Phase Separation to Assemble Stress 659 Granules.Cell181, 325-345 (2020).

[2] Lu, S. et al. Heat-shock chaperone HSPB1 regulates cytoplasmic TDP-43 phase separation 667 and liquid-to-gel transition.Nat. Cell Biol.24, 1378-1393 (2022).

[3] Ohn, T., Kedersha, N., Hickman, T., Tisdale, S. & Anderson, P. A functional RNAi screen links O-GlcNAc modification of ribosomal proteins to stress granule and processing body assembly.Nat. Cell Biol.10, 1224-1231 (2008).

原文信息：

Targeted stress granule regulation by engineering a non-catalytic O-GlcNAc transferase

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文章来源|葛韵课题组

编辑|鲍 啦

责编|远 山

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