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研究首次看清细胞加工器原子层面结构

2020年2月13日7:24 环球解密

    近期刊登在《科学》(Science)期刊上的一份研究,首次以细节到原子层面的清晰度,揭示了细胞分裂过程中关键基础分子加工器的结构。这部分出现的缺陷导致人类的各种疾病,包括癌症。

    组蛋白mRNA 3’末端加工器示意图。

    北卡罗来纳大学医学院(UNC School of Medicine)、哥伦比亚大学和洛克菲勒大学(Rockefeller University)共同完成的研究,使用低温电子显微镜(cryo-EM),第一次观测到称为“组蛋白mRNA 3’末端加工器”这一复杂的分子组合体的原子结构。

    组蛋白是动植物细胞中都存在的一种以“串珠”式结构的蛋白质,周围包裹着染色体内的DNA。组蛋白对DNA包装的效率起到重要作用,并辅助调控基因的开关,确保维持所有细胞的正常功能。

    所有蛋白的生成一般都是这样一个过程:从一个基因开始,由转录RNA复制成为信使RNA(mRNA)后,移植到细胞内最后生成蛋白。

    “组蛋白mRNA 3’末端加工器”负责在精确的位置将RNA剪切下来,并将其加工成为mRNA。

    主要作者之一哥伦比亚大学生物学教授童亮(Liang Tong,音译)说:“这是第一次为细胞内这个重要的加工机制提供原子层面的剖析,它是这个领域很多科学家都在期待了解的结构。”

    研究发现,“组蛋白mRNA 3’末端加工器”像古时候一种双耳瓦罐(amphora)的形状,不过只有单边耳柄。

    北卡罗来纳大学医学院生物化学教授多明斯基(Zbigniew Dominski)形容,这次的成果就像“有人打开了一辆旧车的引擎盖,终于能看到里面引擎的组装结构和工作过程,突然了解到以前想象不到的机械原理和功能细节”。

    多明斯基惊叹于这一加工器的准确性。“它检测RNA片段的两个元素,只有两个元素同时存在的时候,这个加工器才露出刀锋,也就是说,不存在随机性,没有意外,只在正确的位置下刀。这项研究完美地揭示了这个机制。”

    研究者称,这是多位实验人员和分子生物学家近40年的研究成果,是分子生物学上的一项里程碑。

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