Nature:像海綿一樣的非編碼RNA

2021-01-09 生物谷

一種非編碼RNA 能通過抓住阻遏蛋白,抑制其作用,從而啟動翻譯。

一種稱為RsmZ 的小分子RNA 具有特殊的功能:屏蔽細菌中抑制翻譯的蛋白的作用,最新一項研究揭示了這種 RNA 如何能完成其功能的分子機制,指出RsmZ 像海綿一樣能吸收多種阻遏蛋白(repressor proteins)。這一研究成果公布在5月14日的Nature雜誌上。

小RNA (small RNAs 或 sRNAs )是一類長度為40-400個核苷酸的非編碼 RNA 分子,廣泛存在於從細菌到哺乳動物等多種不同的生物體內,執行多種生物學功能,如mRNA 分子的翻譯抑制、降解斷裂等。

在螢光假單胞桿菌 Pseudomonas fluorescens CHA0 中存在RsmA 和RsmE 兩個小分子阻遏蛋白,它們通過與目標基因mRNA 的核糖體結合位點結合,達到阻礙蛋白合成的效果;小RNA 因子RsmX、RsmY 和 RsmZ 則競爭性結合RsmA 和RsmE,釋放 mRNA 的核糖體結合位點,從而促進其翻譯。

之前的研究表明這些Rsm分子具有特殊的作用,但是其具體的結構分子機制還並不清楚。在這篇文章中,研究人員利用一種特殊的操作指南,結合核磁共振(NMR)等方法,解析了RsmZ 的分子結構,為深入了解相關作用機制鋪平了道路。

相對於蛋白,RNA和RNA -蛋白結合複合物的結構更加難以破解,在這項研究中,來自蘇黎世聯邦理工學院的研究人員採用了一種來自Nature Communications論文的詳細操作指南方法,並結合核磁共振(NMR)和電子順磁共振波普(electron paramagnetic resonance spectroscopy,EPRS)方法,確定了這一複合物的結構。

這是一個「非常強大」的工具,杜克大學醫學院生物化學教授Hashim Al-Hashimi表示(他未參與該項研究)。電子順磁共振波譜,又稱作電子自旋共振,是由不配對電子的磁矩發源的一種磁共振技術,可用於從定性和定量方面檢測物質原子或分子中所含的不配對電子,並探索其周圍環境的結構特性。電子順磁共振波譜儀主要由微波發生與傳導系統、諧振腔系統、電磁鐵系統以及調製和檢測系統四個部分組成。

在這項研究中,研究人員利用核磁共振確定了結合在一個單阻遏蛋白上的RNA 分子結構,並同時採用電子順磁共振波譜技術,確定了複合物的結構,這一結構破解了RNA 如何與不同的阻遏蛋白相互作用的。

「 RNA -蛋白結合是一種合作狀態—一個二聚體誘導改變 RNA 的結構,從而促進後續二聚體的結合」。(生物谷Bioon.com)

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