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Cell重要成果:RNA剪切視圖

日期:2012-10-31 08:35:21

來自耶魯大學(xué)的科學(xué)家以最詳細的細節(jié)描述了RNA執(zhí)行基因表達化學(xué)過程的特征。在發(fā)表于1026日《細胞》(Cell)雜志上的論文中,研究人員報告了II型內(nèi)含子(group II introns)14個晶體結(jié)構(gòu)。II型內(nèi)含子是一種具有酶催化功能的內(nèi)含子,參與RNA剪切這一遺傳復(fù)制的關(guān)鍵階段。這些新視圖捕獲了這一內(nèi)含子的工作部件及運作的多個步驟,揭示了運作的化學(xué)機制。

 

首席研究員、耶魯大學(xué)化學(xué)教授及分子、細胞與發(fā)育生物學(xué)教授Anna Pyle說:“我們不僅僅是得到了一個快照,我們捕獲了運行中的內(nèi)含子。”

 

RNA的一個主要功能是復(fù)制所有的遺傳信息,使其能夠被細胞蛋白質(zhì)工廠——核糖體讀取。然而RNA需要編輯,編輯的一個早期步驟就是剪切。

 

RNA剪接是將DNA模板鏈轉(zhuǎn)錄出的最初轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中的內(nèi)含子除去,將外顯子片段重新連接形成一個連續(xù)的RNA分子的過程,通過這種方式在任何特定的時間生成生物體所需的正確蛋白。在許多的生物體中這一極其重要的剪切和粘貼(cut-and-paste)作用有時候是通過稱作II型內(nèi)含子的內(nèi)在RNA元件以自我催化的方式完成。在更為復(fù)雜的生物體,包括人類,這一過程則通過一個相似但更為復(fù)雜的機器——剪接體(spliceosome)來完成。剪切體是由II型內(nèi)含子進化而來且作用機制與之相似。

 

Pyle 說:“剪切是基因表達一個非常基礎(chǔ)的階段。每當(dāng)剪切變得一團糟之時,你就會發(fā)現(xiàn)有一種疾病由此產(chǎn)生。然而直到現(xiàn)在我們還沒有真正從化學(xué)角度了解剪切反應(yīng)。”

 

新論文是以Pyle實驗室從前的研究工作為基礎(chǔ),在原子水平上觀察了剪切過程,并進一步確立了RNA的化學(xué)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,證實它能夠招募諸如鎂和鉀等不同的金屬,使其與RNA一起作用。新研究特別強調(diào)了這一過程中金屬離子的作用及多樣性。

 

論文的主要作者、Pyle實驗室博士后研究人員Marco Marcia說:“我們正在制作催化剪切反應(yīng)的視圖。我們看到了反應(yīng)前后的動態(tài)。”

 

研究人員說RNA有可能執(zhí)行了比以前認為的更多的功能。“RNA正揭示其能夠利用環(huán)境中的金屬來進行它的化學(xué)轉(zhuǎn)換。RNA能夠像蛋白質(zhì)一樣完成更復(fù)雜的化學(xué)作用,”Pyle說。

 

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