科學家破譯DNA轉錄“控制器”關鍵結構

日期：2011-07-06 08:33:48

圖片來源：Indiana University School of Medicine

中介體是一種復雜的分子機器，在DNA（脫氧核糖核酸）的轉錄過程中扮演重要角色，被稱為“真核轉錄調控中的中央控制器”。據美國物理學家組織網7月3日報道，美國印第安納大學研究人員破譯了中介體最關鍵的部分——其頭部的蛋白組成結構，為研究中介體增加了重要的砝碼，使人們能更深入理解細胞中基因信息的轉錄過程。研究論文發表在7月3日《自然》雜志網站上。

所有細胞的運作都由基因信息控制，基因轉錄是以一條鏈為模板，按照堿基互補配對原則把信息復制到RNA（核糖核酸）上，合成的RNA稱為信使RNA。轉錄過程中一種必不可少的酶就是RNA聚合酶Ⅱ。轉錄開始前，會經由中介體向DNA發起信號，詢問哪些基因需要激活，而哪些基因需要沉默；中介體接到指令后，再向RNA聚合酶Ⅱ解釋傳達，告訴它從什么時候、在什么位置開始轉錄過程，最終生產出維持細胞功能所必需的各種蛋白質。

中介體是一種龐大的分子機器，由25個蛋白質組成，分為頭部、中部和尾部3個模塊，其中頭部是中介體和RNA聚合酶Ⅱ相互作用的關鍵部位。印第安納大學醫學院生化與分子生物學副教授高木裕一郎領導的研究小組利用X射線晶體測定技術，詳細描繪了中介體頭部的結構。

高木裕一郎介紹說，作為一個分子機器，中介體的頭部模塊需要既穩定又靈活，以承擔各種互動功能。研究發現，頭部上有一個部分叫做α螺旋束的結構，稱為脖子，由5個蛋白排列組成，負責保持穩定性。這是研究首次證明α螺旋束是由5個不同的蛋白質分子組成的。

他還指出，這一研究馬上可以投入使用，用以繪制基因突變的詳細圖譜，基因突變會影響轉錄過程的規則；而且，類似中介體這樣的多蛋白復合物最有可能成為新一代藥物標靶，他們繪制出的詳細的中介體頭部圖譜，有助于研究其結構和功能，開發出治療疾病的新藥。

斯坦福大學羅杰·科恩博格由于發現RNA聚合酶Ⅱ的結構獲得2006年諾貝爾獎，美國和以色列3位科學家由于研究核糖體（生產蛋白質的機器）結構功能而獲得2009年諾貝爾獎，但整個中介體的結構還尚未破譯，這也是給結構生物學留下的巨大挑戰。高木裕一郎小組對中介體頭部模塊的破譯則為科學家全面掌握中介體整體結構帶來了重大突破。