研究人員揭示添加化學(xué)標(biāo)簽以轉(zhuǎn)移 RNA 的關(guān)鍵步驟

賓夕法尼亞大學(xué)公園——一項(xiàng)新的研究揭示了一個(gè)重要的細(xì)胞修飾過程中的化學(xué)步驟，該過程為某些 RNA 添加了化學(xué)標(biāo)簽。干擾人類的這一過程會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元疾病、糖尿病和癌癥。由賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組對(duì)一種促進(jìn)細(xì)菌中這種 RNA 修飾的蛋白質(zhì)進(jìn)行了成像，使研究人員能夠重建這一過程。一篇描述修改過程的論文于 9 月 15 日發(fā)表在《自然》雜志上。

轉(zhuǎn)移 RNA (tRNA) 是“讀取”遺傳密碼并將其翻譯成氨基酸序列以制造蛋白質(zhì)的 RNA。在某些 tRNA 上的特定位置添加化學(xué)標(biāo)簽——甲基硫基團(tuán)，可以提高它們將信使 RNA 翻譯成蛋白質(zhì)的能力。當(dāng)這種被稱為甲基硫醇化的修飾過程沒有正確發(fā)生時(shí)，錯(cuò)誤可能會(huì)被納入產(chǎn)生的蛋白質(zhì)中，這在人類中會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元疾病、癌癥和患 2 型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增加。

“甲基硫醇化在細(xì)菌、植物和動(dòng)物中無處不在，”賓夕法尼亞州立大學(xué)的生物化學(xué)家、霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員、領(lǐng)導(dǎo)研究小組的斯奎爾布克說。“在這項(xiàng)研究中，我們確定了一種名為 MiaB 的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，以更好地了解它在促進(jìn)細(xì)菌這一重要修飾過程中的作用。”

來自細(xì)菌擬桿菌的 MiaB 蛋白是自由基 SAM(S-腺苷甲硫氨酸)酶家族的成員。自由基 SAM 酶通常使用它們自己的鐵硫簇之一將 SAM 分子轉(zhuǎn)化為有助于推進(jìn)反應(yīng)的“自由基”。與大多數(shù)其他自由基 SAM 酶不同，MiaB 包含兩個(gè)鐵硫簇：一個(gè)自由基 SAM 簇和一個(gè)輔助簇，大部分復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)都發(fā)生在這里。

使用 SAM 分子和 tRNA 在甲基硫醇化過程中的幾個(gè)點(diǎn)對(duì) MiaB 進(jìn)行成像，使研究人員能夠推斷出修飾過程中的化學(xué)步驟。首先，SAM 分子將其甲基捐獻(xiàn)給 MiaB 上的輔助鐵硫簇。

“附著在 tRNA 上的硫原子的來源一直存在爭(zhēng)議，但我們的結(jié)構(gòu)表明，來自 SAM 的甲基與 MiaB 輔助鐵硫簇上的硫原子相連，”賓夕法尼亞大學(xué)化學(xué)助理研究教授 Olga Esakova 說。狀態(tài)和論文的第一作者。“這個(gè)甲基和它附著在 MiaB 上的硫最終會(huì)轉(zhuǎn)移到 tRNA，但在 tRNA 接受甲硫基之前會(huì)發(fā)生一些額外的步驟。”

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