《細胞》解析基因沉默的關鍵蛋白
日期:2012-05-29 08:25:03
來自冷泉港實驗室,HHMI等處的研究人員發表了題為“The structure of human Argonaute-2 in complex with miR-20a”的文章,解析了一種結合在RNA上的人類蛋白三維原子結構,其上的這段RNA片段能“指導”蛋白沉默基因,這種蛋白就是有名的Ago2(Argonaute-2)蛋白,它在RNA干擾過程中扮演了一種關鍵的調控作用,這一重要成果公布在Cell雜志在線版上,目前可以免費下載。
領導這一研究的是冷泉港實驗室結構生物學家Leemor Joshua-Tor,這位女科學家在結構生物學領域所獲成果頗豐,與清華大學施一公教授是同年選上HHMI研究員的。
對于這一成果,她表示,“關于人類Argonaute-2蛋白的結構,以及其與RNA向導之間的相互作用的詳細信息,極大的促進了我們對于這種蛋白生物學機制的理解”,“這些人類Argonaute與重要RNA結合的精確結構信息,能助力基礎研究——理解基因的功能,以及促進RNAi技術的發展——RNAi可以作為臨床應用的一種治療策略。”
細胞內某個基因要發揮作用,需要其DNA首先拷貝成mRNA,然后這種轉錄信息利用細胞蛋白合成機器,翻譯成蛋白質,但是當一個Argonaute-2蛋白結合到向導RNA小片段上的時候——這種RNA小片段有可能是短小的干擾RNA,或者是miRNAs,就會攔截mRNA分子。這種向導RNA能作為定位裝置,幫助Argonaute-2蛋白靶向mRNA。
幾年前,Joshua-Tor與冷泉港實驗室等處的同事: Gregory Hannon合作,發現Argonaute蛋白是由不同結構域部分組成的,就像是把分子剪刀,能沉默靶標mRNA。他們分析的Argonaute蛋白來自一種能在極端高溫下生存的古細菌:Pyrococcus furiosus。
“但是我們還不了解其中Argonaute活性的生物學功能,以及機制”,Joshua-Tor說,“因此我們接下來聚焦于高等生物中這種蛋白的結構,比如哺乳動物中的Argonaute蛋白,這些生物中Argonaute功能和靶標確認的相關信息,可以從文獻中獲取。”
結果他們發現,人類Argonaute-2蛋白總體結構與結構域組成,和古細菌中結構相似,其中miRNA錨定在mid和PAZ結構域末端,在結合槽(binding groove)中形成k轉折(k-turn)。而且這種miRNA的結合顯著提高了Argonaute-2蛋白的穩定性,使其能保持穩定的蛋白構象。
研究人員推測向導RNAs指導的Argonaute-2蛋白活性,已經進化成最大形式的互惠,從而保證蛋白-RNA復合物長期存在。這種長期存在的特性對于許多生物學進程來說十分重要。
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