Nature揭示干細(xì)胞身份維持機(jī)制
日期:2014-08-04 08:59:50
每隔一段時間,我們就不得不將廚房柜臺上的一疊紙片重新分類排序。過期的優(yōu)惠券和一打的外賣菜單散布在汽車保險或電費(fèi)賬單一類的重要單據(jù)中。因此,簡單地一次性把所有的東西扔進(jìn)垃圾桶里并不是一個解決方案,你需要瀏覽這些信息確保你不會丟失重要的資料。
在細(xì)胞中,蛋白質(zhì)同樣要瀏覽信息將需要保存的與需要丟棄的東西區(qū)分開來。然而在這里,這一過程起著更加重要的作用。不僅是一團(tuán)雜物,標(biāo)記為要清理的信息分子可以顯著地改變細(xì)胞的命運(yùn)。事實上,干細(xì)胞就利用了這樣一種機(jī)制來維持它們的身份。那么一種蛋白質(zhì)是如何檢測到兩個看似相似的信息分子之間的差別的?
今天,由霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員Leemor Joshua-Tor領(lǐng)導(dǎo)的冷泉港實驗室(CSHL)的一個科學(xué)家小組,描述了Dis3l2蛋白是如何利用大量的識別位點來捕獲標(biāo)記要處理的信息分子的。
Dis3l2是一種幫助維持干細(xì)胞特性的分子機(jī)器。它是阻止干細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?xì)胞類型的一條精妙信號通路的執(zhí)行者。這一蛋白質(zhì)是通過在細(xì)胞中發(fā)揮信息分子垃圾處理器功能,在它們不再編碼有用的信息時切割它們來做到這一點的。但Dis3l2具有高度特異。它只降解會改變干細(xì)胞命運(yùn)的信息分子,清除可能會帶來災(zāi)難性后果的錯誤信息。
因此,Dis3l2只靶向由稱之為“poly-U”鏈的分子標(biāo)志標(biāo)記的一些特異信息分子。這種酶忽略了細(xì)胞中絕大多數(shù)的信息分子——那些編碼蛋白質(zhì)的信息分子和其他一些重要的信息分子。這些分子的尾部是用另一種叫做“poly-A”尾的鏈來進(jìn)行修飾。
冷泉港實驗室的科學(xué)家們著手了解了,Dis3l2能夠讀取和區(qū)別這兩種鏈的機(jī)制。在發(fā)表于今天《自然》(Nature)雜志上的一篇論文中,他們利用X射線晶體學(xué)觀察了當(dāng)結(jié)合poly-U鏈時Dis3l2的結(jié)構(gòu)。“我們看到這種酶看起來很像漏斗,上寬下窄。poly-U鏈將自身插入到漏斗的深處,這一龐大的信息分子余下的部分仍然在頂部的寬口中,”Joshua-Tor說。
那Dis3l2酶是如何“讀取”poly-U鏈的呢?論文的主要作者Christopher Faehnle博士和Jack Walleshauser發(fā)現(xiàn),漏斗的內(nèi)部包含有十多個觸點可與poly-U鏈特異性地相互作用。Faehnle 說:“所有這些觸點構(gòu)成了一張粘性網(wǎng),將poly-U序列深陷于酶內(nèi)部。而其他的鏈不發(fā)生這種相互作用,它們可以滑出來。這幫助了我們了解一種酶可以區(qū)分細(xì)胞中兩種序列的機(jī)制。”
更重要的是,這項工作提供了有關(guān)干細(xì)胞維持其身份機(jī)制的一些見解。Joshua-Tor 說:“這一信號通路中任何一步錯誤調(diào)控都可導(dǎo)致一些發(fā)育障礙和癌癥。現(xiàn)在我們更好地認(rèn)識了終點步驟,這是一個關(guān)鍵的控制點。”