BackgroundThe RNA helicase eIF4A1 is a key component of the translation initiation machinery and is required for the translation of many pro-oncogenic mRNAs. There is increasing interest in targeting eIF4A1 therapeutically in cancer, thus understanding how this protein leads to the selective re-programming of the translational landscape is critical. While it is known that eIF4A1-dependent mRNAs frequently have long GC-rich 5′UTRs, the details of how 5′UTR structure is resculptured by eIF4A1 to enhance the translation of specific mRNAs are unknown.ResultsUsing Structure-seq2 and polysome profiling, we assess global mRNA structure and translational efficiency in MCF7 cells, with and without eIF4A inhibition with hippuristanol. We find that eIF4A inhibition does not lead to global increases in 5′UTR structure, but rather it leads to 5′UTR remodeling, with localized gains and losses of structure. The degree of these localized structural changes is associated with 5′UTR length, meaning that eIF4A-dependent mRNAs have greater localized gains of structure due to their increased 5′UTR length. However, it is not solely increased localized structure that causes eIF4A-dependency but the position of the structured regions, as these structured elements are located predominantly at the 3′ end of the 5′UTR.ConclusionsBy measuring changes in RNA structure following eIF4A inhibition, we show that eIF4A remodels local 5′UTR structures. The location of these structural elements ultimately determines the dependency on eIF4A, with increased structure just upstream of the CDS being the major limiting factor in translation, which is overcome by eIF4A activity.

中文翻译：

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紧邻起始密码子上游的 mRNA 结构元件决定了对 eIF4A 解旋酶活性的依赖性

背景RNA解旋酶eIF4A1是翻译起始机制的关键组成部分，是许多促癌mRNA翻译所必需的。在癌症治疗中靶向 eIF4A1 的兴趣越来越大，因此了解这种蛋白质如何导致翻译景观的选择性重新编程至关重要。虽然已知 eIF4A1 依赖性 mRNAs 通常具有长的富含 GC 的 5'UTR，但 eIF4A1 如何重新雕刻 5'UTR 结构以增强特定 mRNAs 翻译的细节尚不清楚。结果使用 Structure-seq2 和多核糖体分析，我们评估 MCF7 细胞中的整体 mRNA 结构和翻译效率，有和没有用 hippuristanol 抑制 eIF4A。我们发现 eIF4A 抑制不会导致 5'UTR 结构的整体增加，而是导致 5'UTR 重塑，结构的局部收益和损失。这些局部结构变化的程度与 5'UTR 长度相关，这意味着依赖 eIF4A 的 mRNA 由于其增加的 5'UTR 长度而具有更大的局部结构增益。然而，导致 eIF4A 依赖性的不仅仅是增加的局部结构，而是结构化区域的位置，因为这些结构化元素主要位于 5'UTR 的 3' 端。结论通过测量 eIF4A 抑制后 RNA 结构的变化，我们表明 eIF4A 重塑了局部 5'UTR 结构。这些结构元素的位置最终决定了对 eIF4A 的依赖，CDS 上游结构的增加是翻译的主要限制因素，eIF4A 活性克服了这一点。这些局部结构变化的程度与 5'UTR 长度相关，这意味着依赖 eIF4A 的 mRNA 由于其增加的 5'UTR 长度而具有更大的局部结构增益。然而，导致 eIF4A 依赖性的不仅仅是增加的局部结构，而是结构化区域的位置，因为这些结构化元素主要位于 5'UTR 的 3' 端。结论通过测量 eIF4A 抑制后 RNA 结构的变化，我们表明 eIF4A 重塑了局部 5'UTR 结构。这些结构元素的位置最终决定了对 eIF4A 的依赖，CDS 上游结构的增加是翻译的主要限制因素，eIF4A 活性克服了这一点。这些局部结构变化的程度与 5'UTR 长度相关，这意味着依赖 eIF4A 的 mRNA 由于其增加的 5'UTR 长度而具有更大的局部结构增益。然而，导致 eIF4A 依赖性的不仅仅是增加的局部结构，而是结构化区域的位置，因为这些结构化元素主要位于 5'UTR 的 3' 端。结论通过测量 eIF4A 抑制后 RNA 结构的变化，我们表明 eIF4A 重塑了局部 5'UTR 结构。这些结构元素的位置最终决定了对 eIF4A 的依赖，CDS 上游结构的增加是翻译的主要限制因素，eIF4A 活性克服了这一点。这意味着依赖eIF4A的mRNA由于其增加的5'UTR长度而具有更大的局部结构增益。然而，导致 eIF4A 依赖性的不仅仅是增加的局部结构，而是结构化区域的位置，因为这些结构化元素主要位于 5'UTR 的 3' 端。结论通过测量 eIF4A 抑制后 RNA 结构的变化，我们表明 eIF4A 重塑了局部 5'UTR 结构。这些结构元素的位置最终决定了对 eIF4A 的依赖，CDS 上游结构的增加是翻译的主要限制因素，eIF4A 活性克服了这一点。这意味着依赖eIF4A的mRNA由于其增加的5'UTR长度而具有更大的局部结构增益。然而，导致 eIF4A 依赖性的不仅仅是增加的局部结构，而是结构化区域的位置，因为这些结构化元素主要位于 5'UTR 的 3' 端。结论通过测量 eIF4A 抑制后 RNA 结构的变化，我们表明 eIF4A 重塑了局部 5'UTR 结构。这些结构元素的位置最终决定了对 eIF4A 的依赖，CDS 上游结构的增加是翻译的主要限制因素，eIF4A 活性克服了这一点。导致 eIF4A 依赖性的不仅仅是增加的局部结构，而是结构化区域的位置，因为这些结构化元素主要位于 5'UTR 的 3' 端。结论通过测量 eIF4A 抑制后 RNA 结构的变化，我们展示了eIF4A 重塑了局部 5'UTR 结构。这些结构元素的位置最终决定了对 eIF4A 的依赖，CDS 上游结构的增加是翻译的主要限制因素，eIF4A 活性克服了这一点。导致 eIF4A 依赖性的不仅仅是增加的局部结构，而是结构化区域的位置，因为这些结构化元素主要位于 5'UTR 的 3' 端。结论通过测量 eIF4A 抑制后 RNA 结构的变化，我们展示了eIF4A 重塑了局部 5'UTR 结构。这些结构元素的位置最终决定了对 eIF4A 的依赖，CDS 上游结构的增加是翻译的主要限制因素，eIF4A 活性克服了这一点。