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Science:首次证实蛋白合成与mRNA降解在结构上存在关联

来源:生物谷 2017-01-30 12:14


核糖体-Ski复合体,图片来自德国慕尼黑大学。

2017年1月30日/生物谷BIOON/---蛋白合成是由信使RNA(mRNA)编码的,而且当足够多地产生一种给定的蛋白时,编码它的mRNA会被降解。如今,在一项新的研究中,来自德国慕尼黑大学的研究人员证实蛋白合成和mRNA降解在结构上存在关联。相关研究结果近期发表在Science期刊上,论文标题为“The cryo-EM structure of a ribosome–Ski2-Ski3-Ski8 helicase complex”。

在所有细胞中,储存在DNA分子中的遗传信息编码用于蛋白合成的指令。这种遗传信息首先经转录产生mRNA,随后mRNA对被称作核糖体的分子机器进行编程,让这种分子机器将这些指令“翻译”为事先确定的氨基酸序列,即具有特定功能的蛋白。当一个mRNA分子不再需要或被识别为存在缺陷时,它被转运到一种被称作外切体(exosome)的蛋白复合体中。这种细胞器作为一种分子碎片机发挥作用,将mRNA切成它们的组成单元,而且这种切割是从它们的3’端开始的。如今,慕尼黑大学结构生物学家Roland Beckmann与来自德国马克斯普朗克生物化学研究所和法国巴斯德研究所的研究人员一起证实核糖体与降解mRNA的外切体存在直接的分子关联性。

一组被称作Ski复合体的蛋白在降解mRNA中发挥着至关重要的作用。这种复合体将这些mRNA分子转运到外切体中,而且通过这样做,这些mRNA分子解折叠它们自己的复杂的空间构象,从而使得它们遭受酶降解成为可能。Beckmann说,“利用低温电子显微镜成像技术,我们如今首次证实核糖体在结构上与Ski复合体相互作用,这主要是因为我们成功地分离出和可视化观察这种相互作用中关键性的中间物。”

核糖体图谱(ribosome profiling)允许人们鉴定出和定量分析正在经历翻译的mRNA,和确定正在翻译的核糖体在它们上面的分布。利用一种创新性的核糖体图谱变体版本,Beckmann和他的同事们接着证实这种核糖体-Ski复合体事实上参与细胞中的RNA降解。利用这种方法分析结合到Ski复合体上的核糖体,他们证实位于与Ski复合体结合的mRNA 3’端的序列是被显著低估的。这就与外切体的作用机制相符合:已知外切体从3’端降解mRNA。进一步的研究证实缺陷的mRNA也以这种方式遭受降解。(生物谷 Bioon.com)

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The cryo-EM structure of a ribosome–Ski2-Ski3-Ski8 helicase complex

Christian Schmidt, Eva Kowalinski2, Vivekanandan Shanmuganathan1, Quentin Defenouillère3,4, Katharina Braunger1, André Heuer1, Markus Pech1, Abdelkader Namane3, Otto Berninghausen1, Micheline Fromont-Racine3, Alain Jacquier3, Elena Conti2,*, Thomas Becker1,*, Roland Beckmann

doi:10.1126/science.aaf7520

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