Significance Stress granules, which are ubiquitous, non–membrane-bound assemblies of protein and RNA, form when translation initiation is inhibited, contribute to the regulation of gene expression, and are implicated in the pathologies of cancer and neurodegenerative disease. Understanding the mechanisms of stress granule assembly is crucial to gaining greater insight into their biological function and pathological misregulation. We provide evidence that RNA–RNA interactions contribute to the assembly of stress granules. Furthermore, we show that pathogenic dipeptides increase the propensity of RNA to assemble. Together, this argues that RNAs are assembly prone and must be carefully regulated. A summative model of stress granule assembly, which includes trans -RNA–RNA interactions, can be extended to other ribonucleoprotein granules in the cell.

Eukaryotic cells contain large RNA-protein assemblies referred to as RNP granules, whose assembly is promoted by both traditional protein interactions and intrinsically disordered protein domains. Using RNP granules as an example, we provide evidence for an assembly mechanism of large cellular structures wherein specific protein-protein or protein-RNA interactions act together with promiscuous interactions of intrinsically disordered regions (IDRs). This synergistic assembly mechanism illuminates RNP granule assembly and explains why many components of RNP granules, and other large dynamic assemblies, contain IDRs linked to specific protein-protein or protein-RNA interaction modules. We suggest assemblies based on combinations of specific interactions and promiscuous IDRs are common features of eukaryotic cells.

SUMMARY Stress granules (SGs) are stress-induced RNA-protein assemblies formed from a complex transcriptome of untranslating ribonucleoproteins (RNPs). Although RNAs can be either enriched or depleted from SGs, the rules that dictate RNA partitioning into SGs are unknown. We demonstrate that the SG-enriched NORAD RNA is sufficient to enrich a reporter RNA within SGs through the combined effects of multiple elements. Moreover, artificial tethering of G3BP1 or TIA1 can target mRNAs into SGs in a dose-dependent manner that suggests individual protein interactions have small effects on the SG partitioning of mRNPs, which is supported by the observation that the SG transcriptome is largely unchanged in cell lines lacking the abundant SG RNA-binding proteins G3BP1 and G3BP2. We suggest the targeting of RNPs into SGs is due to a summation of potential RNA-protein, protein-protein, and RNA-RNA interactions with no single interaction dominating RNP recruitment into SGs.

SUMMARY Stress granules are condensates of non-translating mRNAs and proteins involved in the stress response and neurodegenerative diseases. Stress granules form in part through intermolecular RNA-RNA interactions, although the process of RNA condensation is poorly understood. In vitro , we demonstrate that RNA is effectively recruited to the surfaces of RNA or RNP condensates. We demonstrate that the DEAD-box protein eIF4A reduces RNA condensation in vitro and limits stress granule formation in cells. This defines a purpose for eIF4A to limit intermolecular RNA-RNA interactions in cells, thereby allowing for proper RNP function. These results establish an important role for DEAD-box proteins as ATP-dependent RNA chaperones that can limit the intermolecular condensation and entanglement of RNA, analogous to the function of proteins like HSP70 in combatting protein aggregates. eTOC Blurb Stress granules are formed in part by the process of RNA condensation, which is mediated by and promotes trans RNA-RNA interactions. The essential DEAD-box protein and translation initiation factor eIF4A limits stress granule formation by reducing RNA condensation through its function as an ATP-dependent RNA binding protein, behaving analogously to how protein chaperones like HSP70 combat protein aggregates. Highlights RNA condensates promote intermolecular RNA-RNA interactions at their surfaces eIF4A limits the recruitment of RNAs to stress granules in cells eIF4A reduces the nucleation of stress granules in cells Recombinant eIF4A1 inhibits the condensation of RNA in vitro in an ATP-dependent manner

Eukaryotic cells contain large RNA-protein assemblies referred to as RNP granules, whose assembly is promoted by both traditional protein interactions and intrinsically disordered protein domains. Using RNP granules as an example, we provide evidence for an assembly mechanism of large cellular structures wherein specific protein-protein or protein-RNA interactions act together with promiscuous interactions of intrinsically disordered regions (IDRs). This synergistic assembly mechanism illuminates RNP granule assembly, and explains why many components of RNP granules, and other large dynamic assemblies, contain IDRs linked to specific protein-protein or protein-RNA interaction modules. We suggest assemblies based on combinations of specific interactions and promiscuous IDRs are common features of eukaryotic cells.