一項(xiàng)新的研究揭示了為一些RNA添加化學(xué)標(biāo)簽的重要細(xì)胞修飾過程中的化學(xué)步驟。這一過程被干擾可能會(huì)導(dǎo)致人類患神經(jīng)元疾病、糖尿病和癌癥。由美國賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組已經(jīng)對(duì)一種促進(jìn)細(xì)菌RNA修飾的蛋白質(zhì)進(jìn)行了成像，從而重建這一過程。相關(guān)論文15日發(fā)表在《自然》雜志上。
轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)是“讀取”遺傳密碼并將其翻譯成氨基酸序列以合成蛋白質(zhì)的RNA。在某些tRNA的特定位置添加一個(gè)化學(xué)標(biāo)簽——甲基硫基團(tuán)，可以提高它們將信使RNA翻譯成蛋白質(zhì)的能力。當(dāng)這種被稱為甲硫基化的修飾過程沒有正確發(fā)生時(shí)，錯(cuò)誤可能會(huì)被合并到產(chǎn)生的蛋白質(zhì)中，這會(huì)導(dǎo)致人類患神經(jīng)元疾病、癌癥和2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增加。
“甲硫基化反應(yīng)在細(xì)菌、植物和動(dòng)物中普遍存在。”賓夕法尼亞州立大學(xué)生物化學(xué)家、領(lǐng)導(dǎo)該研究小組的霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員斯奎爾·布克說，“在這項(xiàng)研究中，我們確定了一種名為MiaB的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，以更好地了解它在促進(jìn)細(xì)菌這一重要修飾過程中的作用。”
來自細(xì)菌擬桿菌的MiaB蛋白是自由基SAM(S-腺苷甲硫氨酸)酶家族的成員。自由基SAM酶通常使用它們自己的鐵硫簇將SAM分子轉(zhuǎn)化為有助于推進(jìn)反應(yīng)的“自由基”。與大多數(shù)其他自由基SAM酶不同，MiaB包含兩個(gè)鐵硫簇：一個(gè)自由基SAM簇和一個(gè)輔助簇，大多數(shù)復(fù)雜的化學(xué)作用都發(fā)生在這里。
使用SAM分子和tRNA在甲基硫化反應(yīng)過程中的幾個(gè)點(diǎn)對(duì)MiaB進(jìn)行成像，使研究人員能夠推斷修飾過程中的化學(xué)步驟。
首先，SAM分子將其甲基“捐獻(xiàn)”給MiaB上的輔助鐵硫簇。研究顯示，來自SAM的一個(gè)甲基與MiaB輔助鐵硫簇上的一個(gè)硫原子相連。這個(gè)甲基和它附著在MiaB上的硫最終會(huì)轉(zhuǎn)移到tRNA，但在tRNA接受甲硫基之前會(huì)發(fā)生一些額外的步驟。
添加一個(gè)電子會(huì)將第二個(gè)SAM分子分裂成自由基。該自由基最終從tRNA中獲取一個(gè)氫原子，該氫原子被MiaB上的甲硫基取代。
研究人員表示，MiaB輔助簇上的甲硫基導(dǎo)致了tRNA在甲硫基化過程中該點(diǎn)的幾何形狀發(fā)生了變化，變成了更多的四面體形狀，氫在最佳位置被自由基拔出，而甲硫基在最佳位置進(jìn)行后續(xù)轉(zhuǎn)移。
這些步驟的結(jié)果是添加了甲硫基和成功修飾的tRNA。
下一步，研究人員希望確定輔助簇在每次更替后是如何重建的。他們還研究了在人類的修飾過程中發(fā)揮類似作用的其他蛋白質(zhì)。(實(shí)習(xí)記者 張佳欣)
關(guān)鍵詞： RNA修飾過程 重要化學(xué)步驟 化學(xué)標(biāo)簽 重要細(xì)胞
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