Cell揭示新型細胞質控機制
日期:2016-02-29 10:07:22
mRNA是DNA和蛋白質生產之間的橋梁。當mRNA將DNA的遺傳信息帶出細胞核時,需要去除非編碼片段,將剩下的片段拼接在一起。這個剪切過程是非常關鍵的,至少15%的人類疾病與剪切錯誤有關,包括一些癌癥和神經退行性疾病。
芝加哥大學的科學家們發現,兩種RNA解旋酶在剪切的質量控制中起到了關鍵作用。它們會給RNA施加張力,以避免錯誤位點的剪切。這項發表在Cell雜志上的研究改變了人們過去對RNA解旋酶的認識。這種酶不僅能沿著RNA移動和解旋,還能拉動RNA調控剪切位點的選擇。
“這些酶可以起到校讀作用,通過在一定距離施加壓力,把不夠好的位點從剪接體抽出來,”文章的資深作者,芝加哥大學的Jonathan Staley教授說。
Staley及其同事此前的工作表明,RNA解旋酶Prp16和Prp22可以起到校讀RNA剪切的作用,現在他們終于闡明了這兩種酶的作用機制。研究顯示,Prp16和Prp22并不是沿著RNA移動然后直接把錯誤位置的剪接體擠下去,它們不需要到錯誤位置去直接起作用。這兩種酶其實是把錯誤的位點從剪接體拉走。
研究人員還發現,Prp16和Prp22幫助剪接體尋找和選擇剪切位點,最終實現可變剪切。“這些解旋酶可以阻止一個位點的剪切,同時促成另一個位點的剪切,”Staley指出。“這是首次發現解旋酶像可變剪切因子一樣起作用,讓一個基因產生不同的蛋白產物。”
前不久,一個跨國團隊首次對選擇性剪切進行了大規模的系統性研究。他們在Cell雜志上發表文章指出,同一個基因編碼的蛋白質異構體常常承擔著截然不同的作用,不論它們結構上有多么相似。南方醫科大學第一附屬醫院(南方醫院)的Xinping Yang博士是這篇文章的共同第一作者。
2014年12月Cell雜志發表的一項研究表明,微小的基因片段microexon會影響神經系統中的蛋白互作。神經元通過選擇性剪切使用microexon,microexon拼接到mRNA上生成神經系統必需的一些蛋白。這一過程如果出現異常,神經系統的功能就會受到重要影響。這一發現位讓人們開辟了研究自閉癥病因的新途徑。
在健康細胞中,選擇性剪切是受到嚴格調控的正常生理活動。U2AF作為參與前體mRNA剪接的重要輔助因子,一直是相關領域的研究熱點。不過,關于U2AF在哺乳動物基因組中的功能,還有許多基礎問題有待解決。2014年10月武漢大學的研究團隊在Nature Structural & Molecular Biology雜志上發表文章,解析了U2AF在人類基因組中的作用機制。
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