由科羅拉多大學(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究提供了對(duì)關(guān)鍵細(xì)胞過程機(jī)制的深入了解。

該研究主要關(guān)注前mRNA(前體 - 信使RNA)剪接過程，其中前mRNA中不編碼蛋白質(zhì)的區(qū)域(稱為內(nèi)含子)被剪接體去除，剪接體是一種巨大的蛋白質(zhì)-RNA復(fù)合物。RNA轉(zhuǎn)錄物的剩余部分(稱為外顯子)然后被卡在一起。前mRNA剪接是將前mRNA轉(zhuǎn)化為成熟mRNA(信使RNA)以產(chǎn)生蛋白質(zhì)的幾個(gè)必要步驟之一。

深入了解RNA剪接的高度復(fù)雜過程對(duì)于更好地了解疾病的潛在原因是必要的。

“異常的剪接導(dǎo)致至少30%的人類遺傳性疾病，并導(dǎo)致許多其他疾病，如癌癥，”生物化學(xué)和分子遺傳學(xué)教授，該研究的第一作者Rui Zhao博士說。

在9月4 日發(fā)表在“ 自然高級(jí)在線出版物”上的這項(xiàng)研究中，趙和她的同事報(bào)告了cryoEM結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)提供了“剪接周期中最早的事件的第一個(gè)視圖，它使前mRNA轉(zhuǎn)化為剪接”。

Cryo-EM或低溫電子顯微鏡在過去五年中經(jīng)歷了技術(shù)革命，允許以近原子分辨率研究生物分子結(jié)構(gòu)。在他們的研究中，趙和她的同事研究了在內(nèi)含子上組裝的酵母拼接體E復(fù)合物的低溫-EM結(jié)構(gòu)。

前mRNA剪接過程如何工作仍然受到科學(xué)家們的深入研究。具體而言，內(nèi)含子和外顯子如何在前mRNA的海洋中定義以及如何通過特定的反向剪接過程產(chǎn)生環(huán)狀RNA的機(jī)制是前mRNA剪接中的基本未解答的問題。通過他們的實(shí)驗(yàn)，趙和她的同事們提出了一個(gè)統(tǒng)一的模型來解釋所有三種現(xiàn)象(內(nèi)含子定義，外顯子定義和反向剪接)，而不需要為每個(gè)過程提供不同的剪接體，這些都是由他們廣泛的生化實(shí)驗(yàn)所支持的。

“前mRNA的剪接對(duì)于所有真核生物中的基因表達(dá)至關(guān)重要，”趙說。“在高等真核生物如哺乳動(dòng)物中，蛋白質(zhì)編碼基因的初級(jí)轉(zhuǎn)錄物中平均95%的核苷酸是內(nèi)含子。這些內(nèi)含子需要通過剪接精確去除，然后才能將mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞核并進(jìn)行翻譯。即使單個(gè)核苷酸錯(cuò)誤也可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。選擇性剪接是真核基因表達(dá)調(diào)控的基本方法也越來越明顯。“

研究人員表示，他們的研究重點(diǎn)是酵母E復(fù)合物，但適用于所有真核生物，應(yīng)該在許多其他系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以了解剪接過程的機(jī)制和調(diào)節(jié)。