Cell子刊:是什么造就了剪切子
日期:2013-06-17 09:51:29
細(xì)胞通過RNA干涉(RNAi)來調(diào)節(jié)基因的表達(dá),而Argonaute是這一RNA沉默通路中的核心蛋白元件。在人類的四種Argonaute(hAgo1-4)中,只有hAgo2是活躍的RNA剪切子,可以直接剪切攜帶基因組編碼信息的信使RNA,阻止相應(yīng)蛋白的合成。
此前有研究解析了hAgo2的原子結(jié)構(gòu),揭示了該蛋白的活性位點(diǎn),這一區(qū)域?qū)τ?/SPAN>hAgo2的剪切活性非常關(guān)鍵。盡管另外三種Argonaute蛋白與hAgo2很相似,但它們都缺乏剪切活性,冷泉港實(shí)驗(yàn)室CSHL的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此展開了研究。
在Leemor Joshua-Tor教授的領(lǐng)導(dǎo)下,研究人員向人們展示了人類Argonaute蛋白之間的關(guān)鍵差異,并且在此基礎(chǔ)上活化了原本不能進(jìn)行剪切的蛋白,文章發(fā)表在Cell旗下的Cell Reports雜志上。
研究人員分析了hAgo1與microRNA(let-7)結(jié)合時(shí)的結(jié)構(gòu),let-7在進(jìn)化中高度保守,存在于多個(gè)種屬中,參與了與人類發(fā)育和癌癥有關(guān)的基因表達(dá)調(diào)控?!拔覀冞_(dá)到了迄今為止,真核生物Argonaute結(jié)構(gòu)的最高分辨率,可以對(duì)活性位點(diǎn)等重要區(qū)域進(jìn)行更深入的分析,”Joshua-Tor說。
研究顯示,不具剪切活性的Argonaute與剪切子hAgo2的結(jié)構(gòu)非常相似。為此,研究人員進(jìn)行了突變分析,以明確造成Argonaute蛋白活性差異的因素。在此基礎(chǔ)上,他們找到了一個(gè)遠(yuǎn)離活性位點(diǎn)的重要區(qū)域,并通過改變這一區(qū)域使hAgo1轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)剪切子。
此前的研究指出,由4種氨基酸組成的序列是hAgo2活性位點(diǎn)的核心。研究人員發(fā)現(xiàn),在這一關(guān)鍵序列中,hAgo1與hAgo2存在一個(gè)氨基酸的差異。他們對(duì)hAgo1進(jìn)行改造,使上述序列與hAgo2相同。但改造后的hAgo1仍舊無(wú)法執(zhí)行剪切功能。這說明剪切RNA還需要其他的必須因素。
“我們發(fā)現(xiàn)要激活hAgo1的剪切能力 ,還需要一個(gè)突變,”文章的第一作者Chris Faehnle說。這一突變位于hAgo1的RNA結(jié)合溝,研究人員將上述兩個(gè)突變結(jié)合,使hAgo1轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)剪切子,只不過其活性不如hAgo2那么有效。
隨后,研究人員又將hAgo2的N-domain區(qū)域與hAgo1的相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行互換,成功增強(qiáng)了hAgo1的剪切活性。研究顯示,這些措施對(duì)hAgo3也有同樣的效果。
研究人員指出,決定一個(gè)蛋白活性的因素有很多,不只是活性位點(diǎn)。其他區(qū)域的結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對(duì)蛋白的總體活性也很重要?!斑@項(xiàng)研究揭示了Argonaute蛋白在分子水平上的工作機(jī)制,將幫助人們更好的開發(fā)小RNA治療。”Joshua-Tor說。