Nature新成果:鮮為人知的mRNA作用機(jī)制
日期:2015-03-19 09:01:51
學(xué)生物的同學(xué)肯定對mRNA不陌生,這種線性分子能傳達(dá)指令,產(chǎn)生行使活細(xì)胞功能的蛋白質(zhì)。最近來自英國倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)這種分子的三維結(jié)構(gòu)決定了其在細(xì)胞中的穩(wěn)定性和作用效率,這一新發(fā)現(xiàn)將有助于解釋為何看似微小的改變mRNA結(jié)構(gòu)的突變,會導(dǎo)致生物機(jī)體患上神經(jīng)退行性疾病,如阿爾茨海默氏癥。
這一研究成果公布在3月19日Nature雜志上。
mRNA攜帶了來自DNA上的遺傳信息,然后傳遞到蛋白質(zhì)上,這些分子一般為長鏈分子,但是也能通過長鏈上不同部分之間的相互作用,折疊形成復(fù)雜結(jié)構(gòu)。盡管這些結(jié)構(gòu)對于mRNA完成功能十分重要,但是科學(xué)家們對此知之甚少。
而最新這項研究則報道了一種能幫助研究人員識別mRNA上連接不同部位結(jié)構(gòu)的新技術(shù),“我們驚訝的發(fā)現(xiàn)mRNAs在活細(xì)胞中能形成數(shù)千個連接,”領(lǐng)導(dǎo)這一研究的倫敦大學(xué)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所Jernej Ule 教授說,“有時這些部位能能與mRNA分子中相距甚遠(yuǎn)的部位結(jié)合在一起”,進(jìn)一步的研究表明,這些相互作用能影響mRNAs與其它細(xì)胞內(nèi)分子之間的作用,從而影響最終生成蛋白的數(shù)量。
這項研究發(fā)現(xiàn)了一個mRNA上特別重要的相互作用,這一mRNA用于編碼 X-box 結(jié)合蛋白,這是一種參與體內(nèi)多項信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的重要轉(zhuǎn)錄因子,“這種蛋白質(zhì)能幫助我們的細(xì)胞應(yīng)對脅迫壓力,細(xì)胞內(nèi)這種蛋白的數(shù)量被嚴(yán)格調(diào)控,但是當(dāng)這一調(diào)控失調(diào),那么就會導(dǎo)致類似阿爾茨海默氏癥的神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生,”文章的另外一位作者,來自英國醫(yī)學(xué)研究理事會的Yoichiro Sugimoto說。“我們在mRNA中發(fā)現(xiàn)的這種相互作用能幫助產(chǎn)生準(zhǔn)確數(shù)量的蛋白。”
mRNAs遺傳突變會導(dǎo)致錯誤連接,從而引起蛋白數(shù)量上的差別,研究人員認(rèn)為很可能人類疾病中許多都是由于這種突變引發(fā)。“NHS的十萬基因組項目(100,000 Genomes Project,生物通注)會幫助我們找到人類基因組中潛在有害突變發(fā)生的位置,”UCL遺傳研究所的Nicholas Luscombe博士說,“發(fā)現(xiàn)這些影響mRNA結(jié)構(gòu)的突變將有助于了解一些疾病,如阿爾茨海默氏癥和癌癥為何會發(fā)生。”
Ule教授補(bǔ)充道,“這具有極大潛力!因為了解了遺傳成因是找到治療疾病方法的首要一步。”
與此相似,近期Cell雜志也公布了一項有關(guān)mRNA密碼子的成果,研究人員發(fā)現(xiàn)了遺傳密碼中的所有密碼子以不同的速度被解碼;一些被快速解譯而另一些則被緩慢解碼。mRNA包含的所有密碼子總和決定了其解譯信息的速度。這種強(qiáng)加的限速最終影響了生成蛋白質(zhì)的量。有時候速度越快越好,是為了表達(dá)高水平的蛋白質(zhì)。有時候速度越慢越好是為了限制蛋白質(zhì)的量。重要的是,一些密碼子是重復(fù)的——許多的密碼子都具有相同的含義。
這兩項成果均在近一段時間公布,不知又會不會引發(fā)新一輪的討論……