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(guò)程中的化學(xué)步驟，該過(guò)程為某些 RNA 添加了化學(xué)標(biāo)簽。干擾人類的這一過(guò)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(guò)程。一篇描述修改過(guò)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(guò)程沒(méi)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(wú)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(shuō)。“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(guò)程中的作用。”
來(lái)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(guò)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(guò)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(lái)源一直存在爭(zhēng)議，但我們的結(jié)構(gòu)表明，來(lái)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(shuō)。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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