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Nature子刊揭示RNA甲基化對翻譯的影響

日期:2016-01-13 09:19:33

 N6-methyladenosinem6A)是mRNA編碼區域最豐富的轉錄后修飾,但人們一直不清楚這種修飾在翻譯過程中起到了怎樣的作用。

 

斯坦福大學醫學院的研究團隊日前發現,mRNA中的m6A會干擾tRNA選擇和翻譯延伸動態。這項研究發表在一月十一日的Nature Structural & Molecular Biology雜志上,文章的通訊作者是結構生物學家Joseph D. Puglisi教授。

 

RNA在生物學系統中有著舉足輕重的作用,兼具信息分子和調控分子雙重功能,不僅將DNA的遺傳信息傳遞給蛋白,也調節著許多生物學過程。RNA的轉錄后修飾為其多樣化的功能奠定了基礎。據估計RNA上有一百多種化學修飾,但絕大多數修飾的功能還鮮為人知。

 

m6A是真核生物mRNA上最常見的一種可逆性修飾,介導了超過80%RNA甲基化。這種表觀遺傳學修飾非常普遍,出現頻率大約是3-5個殘基/mRNA。人們已經陸續鑒定了這種動態修飾所需的“讀”、“寫”和“擦除”蛋白,但對其生物學功能還知之甚少。

 

Puglisi教授的團隊通過動力學和單分子方法,探索了m6AmRNA解碼過程中所起的作用。基因的表達過程是將DNA上的遺傳信息傳遞給mRNA, 再經過翻譯將其傳遞給蛋白質。在翻譯過程中tRNA負責與特定氨基酸結合,并將它們運送到核糖體,使氨基酸相互連接形成蛋白質。之前人們對嗜熱菌(Thermus thermophilus)核糖體復合物進行了X射線晶體學分析。研究顯示,m6A堿基在這一過程中與尿嘧啶配對。

 

然而Puglisi及其同事在大腸桿菌的翻譯系統中發現,mRNAm6A修飾其實是tRNA accommodation 和翻譯延伸的屏障。而tRNA accommodation是細胞選擇正確tRNA的一個重要機制。

 

研究指出,tRNA accommodation的延遲取決于密碼子m6A的位置和序列環境,以及翻譯的精確水平。m6A密碼子與同源tRNA的相互作用,類似于近同源的密碼子- tRNA互作,影響了細胞對tRNA的選擇。這些結果向人們展示,mRNAm6A修飾能夠改變蛋白質翻譯的動態。

 


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