RNA buffers the phase separation behavior of prion-like RNA-binding proteins

Prion 样的RNA结合蛋白，比如说TDP43和FUS，在细胞核中是可溶的状态，然而当他们存在细胞质中的时候便会发生病理学的聚集。为什么这些蛋白质在核中式可溶性的而在细胞质中会发生聚集，原因尚不清楚。本文报道的是RNA在调控PLD的RBP的相分离行为。作者发现，在体外，低浓度的RNA/蛋白质的比例，将会促进相分离向液滴状转换，而高浓度将会组织液滴的形成。
核RNA的水平得降低或者是RNA结合蛋白质的敲除将会促进相分离并在胞质中形成固体样的状态，作者假设，细胞核是一个缓冲体系，在这里高RNA浓度，导致RBP蛋白成可溶性的状态，RNA的水平的改变或者是RBP结合能力的改变，将会改变相分离的转换。
细胞内部的环境能够组织形成无膜细胞器，被称为生物聚集，因为他们可以形成相分离，为这些生物聚集通常含有RNA结合蛋白RBP，这些蛋白有特异的结构域PLD，他们的结构无序，并且含有F1极性氨基酸。PLD之间的互作以及其他的RNA和RNA结合结构域驱动PLD样的RBP发生相分离聚集。然而几种PL样的RBP比如说FUS，TDP43和hnRNAPA1能够经历从液态向固态不正常的转变，从而引发退行性神经疾病。其中一个重要的方面就是这些疾病聚集的形成与这些蛋白质的要细胞定位密切相关。在病人的神经元中发现，这些聚集经常发生在细胞质中，而非在细胞核中。蛋白质错误的定位在胞质中，将引起功能丢失或者是功能获得性的表型。这些常被认为是潜在的疾病，然而一些遗传FUS重定位到细胞核将会极大的FUS的细胞毒性，这表明FUS在细胞核环境的重定位，将抑制其病理性的行为。这带来两个问题，一是，在细胞核中是什么阻止了PLR的RBP形成聚集?二是，在细胞质中又是什么因素导致了这些RBP的聚集?

为了回答这一个问题，作者检测了几个PLD样的RBP，首先检测这些蛋白质在细胞核中的浓度，然后纯化蛋白，在与细胞核的浓度相似情况下，FUS开始形成液滴。在活细胞中，1%的细胞核FUS发生聚集，形成了所谓的Paraspeckle。剩余的99%的细胞核FUS发生扩散定位，对于其他的PLD样的RBP如TDP43和EWSR1和TAF15以及hnRNPA1等也具有相似的现象。
这些结果表明，对于相分离，尽管在细胞核中蛋白浓度足够高，但存在其他的因子阻止相分离的形成。

作者假设细胞核的RNA能够调节PLD样的RBP参与的相分离的行为，作者通过在总的RNA的情况下在体外检测相分离的形成实验。作者发现在低浓度的RNA的情况下能够促进液滴的形成。然而当随着RNA/蛋白质的浓度逐渐升高后，将导致液滴逐渐变小，并且最终溶解。额外加入RNA酶将会使得液滴逐渐重现，液滴的溶解依赖于完整的RNA，这些实验在其他的几种RBP蛋白中也实用。

诘责和作者用其他的不同的类型的RNA进实验，作者发现核糖体RNA和tRNA 和ncRNA(比如NEAT1）参与形成Paraspeckle，表明小RNA比大的RNA更有潜力，但是二级结构对于FUS在液滴中的富集也是至关重要的。

作者发现，在细胞核中，结构蛋白如NEAT1的存在能够作为一个骨架，从而促进细胞核中高浓度的RNA在细胞核聚集，这也说明了同样一个道理，在报纸中SG颗粒的形成，在胞质中存在大量的结构性的PloyA的mRNA。

作者发现在细胞质和核中NA的浓度不同，从而导致了相分离行为的不同在细胞核中，高浓度的RNA抑制相分离的发生，在胞质中，低浓度的RNA促进相分离的发生，因此通过在细胞核中保持蛋白质的浓度，细胞能保证它们是可溶核无毒的状态，在细胞压力的作用下将这些蛋白质穿梭到细胞质中。当细胞压力撤去后，蛋白质有穿梭到细胞核，形成可溶的状态。

作者发现paraspeckle很可能有局部的NEAT1 RNA诱导而成，这个NEAT1对FUS具有强的亲和力。至少在细胞核中，对特异的RBP具有高亲和力的RNA的局部产生，可能诱导特异性的相分离的发生，通过在系统里缓冲非特异性互作的RNA。因此FUS的相分离在细胞核中有可能由不同类型的特异性或者非特异的RNA所调控。而这种特性并不在细胞质中适用。大量的RNA的存在白哦吗能够抑制PLD样的RBP的相分离的发生，比如FUS的突变，被发现在细胞质中聚集，从而导致了固体样的聚集物的形成，我们假设RNA的水平或者RNA对于蛋白质结合能力的改变通常与年龄相关的蛋白质错误折叠的疾病相关。