作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2021/9/16 11:06:25
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RNA修饰过程中重要化学步骤揭示

 

科技日报北京9月15日电 (实习记者张佳欣)一项新的研究揭示了为一些RNA添加化学标签的重要细胞修饰过程中的化学步骤。这一过程被干扰可能会导致人类患神经元疾病、糖尿病和癌症。由美国宾夕法尼亚州立大学化学家领导的一个研究小组已经对一种促进细菌RNA修饰的蛋白质进行了成像,从而重建这一过程。相关论文15日发表在《自然》杂志上。

转运RNA(tRNA)是“读取”遗传密码并将其翻译成氨基酸序列以合成蛋白质的RNA。在某些tRNA的特定位置添加一个化学标签——甲基硫基团,可以提高它们将信使RNA翻译成蛋白质的能力。当这种被称为甲硫基化的修饰过程没有正确发生时,错误可能会被合并到产生的蛋白质中,这会导致人类患神经元疾病、癌症和2型糖尿病的风险增加。

“甲硫基化反应在细菌、植物和动物中普遍存在。”宾夕法尼亚州立大学生物化学家、领导该研究小组的霍华德·休斯医学研究所研究员斯奎尔·布克说,“在这项研究中,我们确定了一种名为MiaB的蛋白质的结构,以更好地了解它在促进细菌这一重要修饰过程中的作用。”

来自细菌拟杆菌的MiaB蛋白是自由基SAM(S-腺苷甲硫氨酸)酶家族的成员。自由基SAM酶通常使用它们自己的铁硫簇将SAM分子转化为有助于推进反应的“自由基”。与大多数其他自由基SAM酶不同,MiaB包含两个铁硫簇:一个自由基SAM簇和一个辅助簇,大多数复杂的化学作用都发生在这里。

使用SAM分子和tRNA在甲基硫化反应过程中的几个点对MiaB进行成像,使研究人员能够推断修饰过程中的化学步骤。

首先,SAM分子将其甲基“捐献”给MiaB上的辅助铁硫簇。研究显示,来自SAM的一个甲基与MiaB辅助铁硫簇上的一个硫原子相连。这个甲基和它附着在MiaB上的硫最终会转移到tRNA,但在tRNA接受甲硫基之前会发生一些额外的步骤。

添加一个电子会将第二个SAM分子分裂成自由基。该自由基最终从tRNA中获取一个氢原子,该氢原子被MiaB上的甲硫基取代。

研究人员表示,MiaB辅助簇上的甲硫基导致了tRNA在甲硫基化过程中该点的几何形状发生了变化,变成了更多的四面体形状,氢在最佳位置被自由基拔出,而甲硫基在最佳位置进行后续转移。

这些步骤的结果是添加了甲硫基和成功修饰的tRNA。

下一步,研究人员希望确定辅助簇在每次更替后是如何重建的。他们还研究了在人类的修饰过程中发挥类似作用的其他蛋白质。

 
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