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实验室中的新型RNA催化剂

酶促成生化反应,否则这些反应将不会单独发生。在自然界中,大多数蛋白质起酶的作用。但是,其他分子也可以执行酶促反应-例如核糖核酸-RNA。这些被称为核酶。

在这一领域,化学教授克劳迪娅·霍巴特纳(ClaudiaHöbartner)的研究小组目前正在报告一项科学突破:她在德国巴伐利亚州的朱利叶斯·马克西米利安斯大学-维尔茨堡分校(JMU)的研究小组开发了一种核酶,该酶​​可以附着非常特殊的微小化学变化。目标RNA中非常特定的位置

更准确地说:核酶将单个甲基转移到目标RNA的确切定义的氮原子上。这使其成为世界上第一个已知的甲基转移酶核酶。因此,霍巴特纳的小组将其简称为MTR1。

该小组在《自然》杂志上介绍了有关新型核酶的详细信息。在靶RNA中,它产生甲基化的核苷1-甲基腺苷(m1A)。甲基是从核酶结合口袋中的游离甲基化鸟嘌呤核苷碱基(O6-甲基鸟嘌呤,m6G)转移而来的。

进化中的核酶

在JMU有机化学研究所发现的核酶为进化的有趣方面提供了线索。根据“ RNA世界假说”,RNA是最早的信息存储和酶促活性分子之一。核酶与克劳迪娅·霍巴特纳(ClaudiaHöbartner)和她的研究小组开发的酶类似,可能在进化过程中产生了甲基化的RNA。反过来,这可能导致RNA分子具有更大的结构多样性和功能多样性。

实际上,甲基是通过专门的蛋白质酶安装在RNA上的。这些蛋白质使用含有RNA样成分的辅因子。克劳迪娅·霍巴特纳(ClaudiaHöbartner)表示:“可以合理地假设这些辅助因子可能是早期酶促活性RNA的进化'残。剩饭。因此,我们的发现可能模仿了早已在自然界消失的核酶。

在实验室中,可以通过称为体外进化的方法发现新的或自然灭绝的核酶。霍巴特纳研究组的博士后研究员,合著者穆罕默德·加姆·马格哈米说:“它起源于许多不同的合成RNA序列,类似于在大海捞针中找到针头。”

新的核酶也作用于天然RNA

作者还能够证明MTR1不仅可以在合成RNA结构上而且可以在细胞中发现的天然RNA链上安装单个甲基。

这个消息可能会引起细胞生物学家等的极大关注。其原因是,RNA的甲基化可以被视为生化开关。它在RNA结构的功能中起关键作用,并可以控制细胞中的许多生命过程。

新开发的核酶MTR1有望在将来成为广泛研究领域的有用工具。JMU博士解释说:“例如,它可以帮助更好地了解RNA的甲基化,结构和功能之间的相互作用。” 学生Carolin Scheitl,《自然》杂志的第一作者。

研究人员的下一步

许多新项目将基于这些结果。霍巴特纳的研究小组打算解决其新核酶的结构,并揭示RNA催化甲基化的详细化学机理。通过现在建立的方法,她的团队也将能够开发用于其他各种反应的核酶。

根据JMU教授的说法,这些核酶也为控制Watson-Crick碱基配对和安装用于RNA成像的荧光标记提供了极好的可能性。

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