科學家解析外顯子拼接複合體作用機制

2021-01-09 科學網

 

來自麻省大學醫學院的研究人員全面分析了一種對於真核細胞轉錄剪接十分重要的複合物:外顯子拼接複合體(exon junction complex,EJC),並研究了相關RNA互助組,從中發現EJC的作用機制,這對於深入解析轉錄後剪接具有重要意義。相關成果公布在Cell雜誌在線版上。

 

文章的通訊作者是麻省大學學院生物化學與分子藥理學教授Melissa J. Moore博士,她主要研究真核細胞轉錄過程中RNA剪接,核蛋白轉運等方面的作用機制,近期其研究組接連發表兩篇Cell文章,分別闡述了核蛋白轉運新機制以及外顯子拼接複合體作用機制。

 

前體mRNA除了能通過去除內含子而完成真核細胞轉錄剪接以外,還會極大的影響新生核蛋白mRNP的蛋白組成。研究發現,外顯子拼接複合體(exon junction complex,EJC)是拼接mRNPs的一個重要組成部分。

  

也就是說,真核生物mRNA出核轉運和mRNA前體剪接、mRNA降解等基因表達步驟是聯繫在一起的,這一蛋白複合物同時在基因轉錄、mRNA前體剪接、出核轉運及其下遊步驟中出現,mRNA剪接時遺留下來的外顯子-外顯子連接點可作為順式作用元件通過其在NMD中發揮功能,降解含有提前出現終止密碼子的mRNA。

 

在這篇文章中,研究人員報導了針對內源性人EJC蛋白,以及RNA互助組的全面分析,從中他們證明了「經典」EJC主要定位於外顯子連接點上遊的24個核苷酸上,並且大部分外顯子連接點帶有EJC。

 

而且出乎研究人員意料的是,他們發現內源性EJCs能與其它EJCs組裝在一起,並與許多SR蛋白形成megadalton(一種計量單位,生物通注)大小的複合物。

 

這種緊密的物理關聯也許可以解釋之前發現的EJCs和SR蛋白之間的功能相似性,此外,這些作用因子對長鏈mRNA保護作用——保護它們免受核酸酶消化,也表明內源性EJCs能與SR蛋白合作促進mRNA的包裝和壓實。

 

在另外一篇文章中,這一研究組的研究人員揭示了一種新的出芽機制,利用與某些病毒非常相似的過程,能夠將大的核糖核蛋白顆粒(ribonucleoprotein particle)從細胞核轉運到細胞質。這將有助於解開RNA支持突觸後裝置發育的機制。它提供了細胞核與細胞質間通訊的新數據,對於累及核被膜的肌營養不良和皰疹病毒感染例如帶狀皰疹等疾病具有重要的意義。

 

沿著核膜表面,核孔為某些分子例如mRNA、tRNA和核糖體提供小的開口,允許它們跨過核膜這一分隔細胞核的物理障礙進行轉運。一旦進入到細胞質中,這些遺傳物質會被細胞利用作為工廠和藍圖來生成蛋白質。在某些細胞中,這些RNA會結合在轉運顆粒中,通過轉運顆粒攜帶至細胞的精確位點合成該位點所需的特異蛋白質。

 

但是如果按比例觀察到這些轉運顆粒,就會發現他們實在是大到無法通過核孔複合物。這些轉運顆粒首先在何處裝配,一直是個懸而未解的問題。

 

在這篇文章中,研究人員發現這些大的顆粒藉助一種新途徑以核糖核蛋白(RNP)顆粒形式跨越了核膜轉運。他們分析了運動神經元分泌的Wnt/wingless (Wg)蛋白是如何觸發鄰近肌肉細胞上的DFrizzled2 (DFz2)受體相關反應的。Wg 和 DFz2之間的互作最終導致了一部分DFz2進入到肌肉細胞核中,圍繞包含mRNA的大RNP顆粒積聚。一旦它們達到肌肉細胞質中的最終目的地,這些RNAs會負責生成對於提高運動神經元和肌肉細胞連接大小至關重要的突觸蛋白。(來源:生物通 萬紋)

  

  

 

 

 

特別聲明:本文轉載僅僅是出於傳播信息的需要,並不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站註明的「來源」,並自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯繫轉載稿費等事宜,請與我們接洽。

相關焦點

  • 施一公團隊深入解析核孔複合體結構
    的三維結構非洲爪蟾NPC細胞質環整體結構近日,西湖大學施一公團隊及合作者在bioRxiv接連發布兩篇預印本,解析了來自非洲爪蟾核孔複合體的胞質環的近原子解析度結構以及環繞其的腔環結構核孔複合體(NPC)擔負著真核生物細胞核與細胞質之間繁忙的運輸大分子或顆粒物質的任務,也是其連接胞質和細胞核的唯一雙向通道。解析NPC結構有助於科學家了解蛋白和核酸進出細胞的分子機制。非洲爪蟾是一種重要的模式生物。研究人員利用冷凍電鏡斷層成像技術(cryo-ET),分析了來自非洲爪蟾卵母細胞的NPC腔環的結構。
  • 科學家解析端粒酶作用機制
    近日來自美國德克薩斯大學西南醫學中心的癌症研究人員在新研究中解析了端粒酶的作用機制,研究結果表明細胞中的端粒酶可通過兩種不同的方式合成修復染色體上的端粒:這取決於細胞是否正常分裂
  • 生物物理所揭示RNA剪接複合體核心組分snRNP的組裝機制
    生物物理所揭示RNA剪接複合體核心組分snRNP的組裝機制 2016-11-22 生物物理研究所 snRNP的正確組裝是RNA剪接複合體形成的必要前提,然而其中的分子機制並不清楚。  在體內,snRNP的組裝需要SMN複合物的參與。SMN複合物中的SMN和Gemin2結合Sm蛋白,Gemin5結合snRNA。目前關於後者的機制認識缺乏,揭示Gemin5與snRNA的作用方式和識別特徵,對於全面了解SMN複合物介導snRNP組裝的分子機制具有重要意義。
  • ​華人研究組Cell發布CRISPR研究新突破:I型CRISPR複合體作用機制
    Maofu Liao教授這項研究成果的突破所在:新研究獲得了近原子解析度的結構圖像,解析了CRISPR如何搜索靶標DNA,並製備可以用於Cas3酶切割的DNA的關鍵步驟;研究結果揭示了防止意外基因組損傷發生的多層錯誤檢測機制
  • 研究解析核孔蛋白在胚胎發育中作用
    來自清華大學的研究人員發表了題為「Loss of zygotic NUP107 protein causes missing of pharyngeal skeleton and other tissue defects with impaired nuclear pore function in zebrafish embryos」的文章,首次利用脊椎動物模型解析了核孔蛋白
  • 科學家發現剪接mRNA前體的秘密
    RNA剪接體是一種巨大的蛋白質-RNA複合物,能夠去除pre-mRNA(mRNA前體)中不編碼蛋白質的區域 (內含子),留下RNA轉錄的剩餘部分(外顯子)連接在一起。近日,美國科羅拉多大學醫學院的科學家們研究了pre-mRNA的剪接過程,利用低溫電子顯微鏡(Cryo-EM),以近原子解析度重現了在內含子上組裝的酵母剪接體E複合體的結構,提供了剪接周期中最早將pre-mRNA提交給剪接體的事件的第一個視圖。相關論文於9月4日發表在《自然》雜誌網絡版上。
  • 研究揭示病毒糖蛋白與細胞受體複合體結構
    來自中科院微生物研究所的研究人員發表了題為「Binding of herpes simplex virus glycoprotein D to nectin-1 exploits host cell adhesion」的文章,揭示了單純皰疹病囊膜表面糖蛋白D(gD)與其細胞受體nectin-1的複合體結構
  • 生物物理所發表RNA剪接複合體核心組分snRNP組裝機制的重要研究成果
    2016年11月10日,Genes & Development雜誌在線發表了中國科學院生物物理研究所許瑞明研究組(許瑞明系中國科學院大學崗位教授、博士生導師)關於剪接複合體核心組分snRNP
  • Nature:科學家成功捕獲惡性瘧原蟲感染紅細胞的關鍵複合體結構 有...
    ,這種關鍵部位是由瘧原蟲三種特殊蛋白質組成的複合體,即Rh5, CyRPA和Ripr三種蛋白,其能互相協作來解開並進入機體的紅細胞。研究者表示,這種複合體對於瘧原蟲進入細胞並誘發感染非常重要,基於獲得的最新研究信息,研究人員或許就能以一種更好的方法來靶向作用瘧原蟲的感染,因為如今他們已經闡明了瘧原蟲感染紅細胞的分子機制。
  • 《科學》:施一公團隊揭示剪接體的複合結構以及催化機制
    在每個剪接循環中,相鄰狀態之間的剪接體重塑是由八個保守的ATPase 介導完成的,每個酶在pre-mRNA剪接中都起著不可或缺的作用。剪接反應包括兩個步驟:分支化(branching)和外顯子連接(exon ligation),分別在B *和C *複合體中完成。因此,branching過程嚴格受Bact-to-B *重塑的影響。
  • 科學家解析Beclin1蛋白新作用
    來自清華大學生命科學學院,清華大學-北京大學生命科學聯合研究中心的研究人員發表了題為「Crystal structure and biochemical analyses reveal Beclin 1 as a novel membrane binding protein」的文章,通過結構生物學分析方法,解析了一種關鍵蛋白的新作用
  • PNAS:研究發現新蛋白複合體控制異染色質化介導的RNA加工機制
    研究利用生物化學手段鑑定到一個染色質調控因子ASI1的互作蛋白-AIPP1(ASI1 IMMUNOPRECIPITATION PROTEIN 1),發現AIPP1可作為「橋梁」蛋白介導ASI1和EDM2在細胞內的互作,形成蛋白複合體共同在內含子含有異染色質組分基因的RNA正確加工中起作用。
  • 中國科大在染色質重塑SWI/SNF與INO80複合體結構研究中取得重要進展
    中國科學技術大學蔡剛教授課題組利用冷凍電鏡技術,解析了染色質重塑SWI/SNF與INO80複合體及其不同核小體結合狀態複合物的三維結構,揭示了SWI/SNF與INO80複合體共有的肌動蛋白(Actin)和核肌動蛋白相關蛋白(Arps)組成的Actin/Arp模塊作為構象調控的分子開關,調控核小體結合及可能調節重塑核小體活性的分子機制,相關研究成果近日分別在國際權威雜誌《Protein
  • 【科技前沿】光合作用電子傳遞複合體冷凍電鏡結構提示一種新的...
    【科技前沿】光合作用電子傳遞複合體冷凍電鏡結構提示一種新的電子傳遞-質子轉運偶聯機制模型 2020-08-06 17:00 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • RNAi的作用機制
    體外系統中的研究表明雙鏈RNA (dsRNA)由ATP依賴的切割而被降解為由21~23個鹼基組成的寡核普酸,這種短的RNA有時被稱作短小幹擾RNA (short interfering RNA,siRNA)這種切割機制是:從一個長的dsRN A的兩個3'端開始,把ds RNA切成siRNA片段,每一個siRNA片段的3』端都有2個鹼基的突出。
  • 科學家發現精子發育過程中蛋白質翻譯激活重要機制
    [video:科學家發現精子發育過程中蛋白質翻譯激活重要機制]該研究報導了精子細胞內的MIWI(小鼠PIWI)/piRNA複合體可作為蛋白質生產的調控「機器」,激活小鼠精子細胞中蛋白質的翻譯,保障功能性精子的生成,揭示了PIWI/piRNA的一種全新功能。
  • 立體仿真展示 投影拼接融合應用解析
    相應多通道拼接演示效果,增加了相應數量的投影組合,經過拼接融合形成無縫演示效果。投影拼接融合應用解析  觀測者佩戴偏振眼鏡觀看時,根據偏振原理,通過偏光眼鏡,用戶的左右眼都只能看見各自的圖像雙通道拼接融合  投影拼接融合可以是雙通道、三通道、四通道……,拼接的需求是增加投影數量、銀幕幅度以及融合器的支持範圍等。
  • cell research報導鈷離子ECF轉運蛋白複合體的結構與機理
    在前期工作中,張鵬課題組解析了多個共享型ECF轉運蛋白複合體的結構,闡釋了底物識別、模塊共享、跨膜轉運的分子機制。然而,人們對專用型ECF轉運蛋白的結構與機理缺乏了解。中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所研究人員選擇專用型ECF轉運蛋白的典型代表——跨膜轉運鈷離子的CbiMNQO為研究對象開展結構與機理的研究。
  • 科學家揭示葉酸ECF轉運蛋白結構和轉運機制
    4月14日,《自然》雜誌在線發表中科院上海生命科學研究院植物生理生態研究所的最新研究進展,報導了來源於乳酸桿菌的能量耦合因子型(Energy Coupling Factor,ECF)葉酸轉運蛋白面向內(inward-facing)的晶體結構(見示意圖a),揭示了ECF轉運蛋白跨膜轉運葉酸的分子機制。葉酸參與細胞內眾多重要生化過程,包括DNA和胺基酸的合成。