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Science:制作蛋白质就从这里开始

加州大学戴维斯分校和英国剑桥分子生物学MRC实验室解决了寻找mRNA翻译起始位点时形成的复合物的结构。这一发现发表在9月4日的《Science》杂志上,为这一基本过程提供了新的理解。

加州大学戴维斯分校分子和细胞生物学教授、论文的通讯作者Christopher Fraser说:“这种结构改变了我们对人类细胞翻译起始的了解。”

细胞使用不同的基因亚群来制造执行各种功能所需的蛋白质。这就需要控制DNA转录为mRNA,然后mRNA被翻译成蛋白质的过程。

为了研究这一点,加州大学戴维斯分校分子和细胞生物学系的Fraser和博士后研究员Masaaki Sokabe与LMB的Venki Ramakrishnan、Jailson Brito Querido、Sebastian Kratz和Yuliya Gordiyenko合作,可视化了这些复合物的结构。其中,擅长核糖体结构研究的Ramakrishnan曾获得2009年诺贝尔化学奖。当一个核糖体附着在一段mRNA上并沿着它扫描,直到找到一个起始密码子时,有十几种不同的蛋白质(起始因子)参与。许多起始因子在各种癌症中被发现是失调的。

然而,由于缺乏对整个复合体结构的了解,这些因子是如何结合在一起并扫描mRNA的,目前还知之甚少。

研究小组使用了一种缺少起始密码子的mRNA,利用低温电子显微镜在LMB获得了复合物的结构,包括捕获的mRNA。低温电子显微术使生物学家能够捕捉到生物分子的三维电影,小到单个原子的规模。

基于这一结构,研究人员提出了一个模型,说明了mRNA如何进入小核糖体亚单位的一个通道,并提出了mRNA如何穿过核糖体进行扫描的机制——就像一张胶片穿过老式的投影仪一样。

他们预测,对于大多数mRNAs,起始密码子需要离mRNA前端足够远才能在扫描过程中被发现, 这一点Sokabe和Fraser在生化上已经证实了。模型的进一步构象由LMB的Mark Skehel通过质谱分析获得。

Fraser说,加州大学戴维斯分校生物科学学院最近开设了自己的低温电子显微镜设备,这将使这种工作在校园内成为可能。

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