Cell解析重要的轉錄復合物
日期:2014-06-06 09:19:59
中介體復合物(Mediator Complex)是細胞中最大也最為復雜的分子機器之一。日前,Scripps研究所(TSRI)的科學家們用電鏡獲得了首個中介體復合物(Mediator)的精確結構圖,這一成果發表在六月五日Cell雜志上。
Mediator是所有動植物細胞中的關鍵分子機器,對于絕大多數基因的轉錄有著至關重要的調控作用。Mediator擁有二十多個蛋白亞基,解析它的結構是基礎細胞生物學的一大進步。這一成果能夠為許多疾病提供寶貴的線索(從癌癥到遺傳性的發育疾病)。
“明確這些大分子機器的結構和作用機制,可以幫助我們理解許多關鍵的細胞過程,”文章的資深作者,TSRI的副教授Francisco J. Asturias說。
復雜的分子機器大約二十年前,諾貝爾獎獲得者斯坦福大學的生物學家Roger Kornberg在首次發現了Mediator,當時Asturias是他實驗室中的一員。
每個細胞都有自己的基因轉錄模式,這種模式受到細胞的嚴格控制。Mediator在基因的轉錄調控中具有不可替代的“橋梁”作用。轉錄因子和其他調控蛋白通過巨大的Mediator,對執行轉錄的RNA聚合酶II施加影響。
要闡明Mediator的具體作用機制,就需要了解它的精確3D結構,明確所有亞基的定位和復合物的不同構象。問題是Mediator不僅大,而且高度復雜,靈活性也很強,導致人們很難對其進行高分辨率成像(X射線晶體衍射或核磁共振光譜法)。
1999年,Asturias及其同事曾利用早期的單顆粒電鏡技術,獲得了完整Mediator的粗略結構,當時這項成果發表在Science雜志上。然而,在那之后人們一直未能獲得清晰的Mediator結構圖。
顛覆舊模型在這項新研究中,Asturias等人獲得了高純度的酵母Mediator,并通過電鏡成像得到了迄今為止最為清晰的Mediator 3D模型,分辨率達到約18埃。
隨后研究人員又進行了多種生化分析,例如在逐個去除蛋白亞基的同時觀察電鏡圖像發生的改變。他們由此確定了酵母Mediator 25個蛋白亞基的精確定位。
這項新研究獲得的結構圖譜,全面修正了之前的Mediator粗略模型。“定位了所有的蛋白亞基之后,我們發現頭部模塊應該位于Mediator的頂部而不是底部,”文章的第一作者Kuang-Lei Tsai說。
此外,研究人員還對人類Mediator進行了深入研究。“大體上看,人類和酵母的Mediator總體結構頗為類似,”Tsai說。最后研究人員在結構數據的基礎上,為人們展示了Mediator調控轉錄時的構象變化。
“我們希望能夠更好的理解,Mediator與其它蛋白進行互作的具體過程,” Asturias說。
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