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研究人员揭示添加化学标签以转移 RNA 的关键步骤

导读 宾夕法尼亚大学公园——一项新的研究揭示了一个重要的细胞修饰过程中的化学步骤,该过程为某些 RNA 添加了化学标签。干扰人类的这一过程

宾夕法尼亚大学公园——一项新的研究揭示了一个重要的细胞修饰过程中的化学步骤,该过程为某些 RNA 添加了化学标签。干扰人类的这一过程会导致神经元疾病、糖尿病和癌症。由宾夕法尼亚州立大学化学家领导的一个研究小组对一种促进细菌中这种 RNA 修饰的蛋白质进行了成像,使研究人员能够重建这一过程。一篇描述修改过程的论文于 9 月 15 日发表在《自然》杂志上。

转移 RNA (tRNA) 是“读取”遗传密码并将其翻译成氨基酸序列以制造蛋白质的 RNA。在某些 tRNA 上的特定位置添加化学标签——甲基硫基团,可以提高它们将信使 RNA 翻译成蛋白质的能力。当这种被称为甲基硫醇化的修饰过程没有正确发生时,错误可能会被纳入产生的蛋白质中,这在人类中会导致神经元疾病、癌症和患 2 型糖尿病的风险增加。

“甲基硫醇化在细菌、植物和动物中无处不在,”宾夕法尼亚州立大学的生物化学家、霍华德休斯医学研究所的研究员、领导研究小组的斯奎尔布克说。“在这项研究中,我们确定了一种名为 MiaB 的蛋白质的结构,以更好地了解它在促进细菌这一重要修饰过程中的作用。”

来自细菌拟杆菌的 MiaB 蛋白是自由基 SAM(S-腺苷甲硫氨酸)酶家族的成员。自由基 SAM 酶通常使用它们自己的铁硫簇之一将 SAM 分子转化为有助于推进反应的“自由基”。与大多数其他自由基 SAM 酶不同,MiaB 包含两个铁硫簇:一个自由基 SAM 簇和一个辅助簇,大部分复杂的化学反应都发生在这里。

使用 SAM 分子和 tRNA 在甲基硫醇化过程中的几个点对 MiaB 进行成像,使研究人员能够推断出修饰过程中的化学步骤。首先,SAM 分子将其甲基捐献给 MiaB 上的辅助铁硫簇。

“附着在 tRNA 上的硫原子的来源一直存在争议,但我们的结构表明,来自 SAM 的甲基与 MiaB 辅助铁硫簇上的硫原子相连,”宾夕法尼亚大学化学助理研究教授 Olga Esakova 说。状态和论文的第一作者。“这个甲基和它附着在 MiaB 上的硫最终会转移到 tRNA,但在 tRNA 接受甲硫基之前会发生一些额外的步骤。”

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