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Cell顛覆性發現:RNA的自我校讀

2015-02-04

        蛋白質合成是DNA信息通過信使依次傳遞的過程,其中任何一步都有可能出錯。正因如此,每一步都有專門的酶來進行校讀,確保DNA編碼的信息能夠正確地傳遞 到蛋白。最近,冷泉港實驗室(CSHL)的科學家們揭示了一種全新的質控機制。他們驚訝的發現,校讀不再是酶的專利,tRNA本身就有內置的糾錯系統。這項研究發表在近期的Cell雜志上。

        tRNA 攜帶氨基酸到核糖體,使其以正確的順序組成蛋白質。但在tRNA分子加載氨基酸之前,它必須先被CCA添加酶連上CCA序列,只有這樣tRNA才能成為功 能完全的分子。如果tRNA發生突變,CCA添加酶就會加倍工作,給它連上“CCACCA”序列。這種信號意味著tRNA有缺陷,細胞會把這些tRNA快 速降解,防止錯誤的信息傳播出去。

        那么CCA添加酶是如何區分正常和突變tRNA的呢?CSHL的Leemor Joshua-Tor教授領導團隊對此進行了研究。“我們使用X射線晶體學技 術對工作中的CCA添加酶進行觀察,令人意外的是這個酶根本不能進行分辨,”Joshua-Tor解釋道。“實際上,是RNA自己在負責校讀。”

        研究人員對細胞中類似tRNA分子的非編碼RNA進行研究。他們發現,連有CCA基團的非編碼RNA很穩定,豐度也比較高。而連有CCACCA序列的非編碼 RNA含量極少,會很快被細胞降解。研究顯示,這兩種非編碼RNA之間只相差了一個簡單的突變。那么這種突變是如何影響CCA序列添加的呢?

        研究人員成像了與非編碼RNA結合的CCA添加酶,“CCA添加酶通過一種螺旋運動在RNA末端一個個地添加CCA序列,”文章的作者 Claus Kuhn博士說。“在正常情況下,這種酶添上最后一個A之后會繼續嘗試‘彎折’RNA分子,但這種嘗試并不成功。”壓力增加會使RNA脫離與 酶的結合,結果是RNA只連了 一個CCA序列。

        研究人員發現,當RNA發生突變時它的結構會更加靈活,在添上一個CCA序列之后RNA還能繼續彎曲。“于是酶就能添加新一輪‘CCA’序列,然后RNA才脫離與酶的結合,”Joshua-Tor說。

        Joshua-Tor指出,這是一個非常特別的校對機制。“在酶的眼里兩種RNA并沒有什么差異,它只管通過螺旋運動添加CCA,是RNA本身的突變防治發生進一步的錯誤,”確保蛋白正確合成。

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