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像海绵一样的非编码RNA

日期:2014-05-22 00:00:00

一种称为 RsmZ 的小分子 RNA 具有特殊的功能:屏蔽细菌中抑制翻译的蛋白的作用,最新一项研究揭示了这种 RNA 如何能完成其功能的分子机制,指出 RsmZ 像海绵一样能吸取多种阻遏蛋白(repressor proteins)。这一研究成果公布在5月14日的Nature杂志上。

小 RNA (small RNAs 或 sRNAs )是一类长度为40-400个核苷酸的非编码 RNA 分子,广泛存在于从细菌到哺乳动物等多种不同的生物体内,实行多种生物学功能,如 mRNA 分子的翻译抑制、降解断裂等。

在荧光假单胞杆菌 Pseudomonas fluorescens CHA0 中存在RsmA 和 RsmE 两个小分子阻遏蛋白,它们通过与目标基因 mRNA 的核糖体结合位点结合,达到阻碍蛋白合成的效果;小 RNA 因子 RsmX、RsmY 和 RsmZ 则竞争性结合 RsmA 和 RsmE,释放 mRNA 的核糖体结合位点,从而促进其翻译。

之前的研究表明这些Rsm分子具有特殊的作用,但是其具体的结构分子机制还并不清楚。在这篇文章中,研究人员利用一种特殊的操作指南,结合核磁共振(NMR)等方法,解析了 RsmZ 的分子结构,为深入了解相关作用机制铺平了道路。

相对于蛋白, RNA 和 RNA -蛋白结合复合物的结构更加难以破解,在这项研究中,来自苏黎世联邦理工学院的研究人员采用了一种来自Nature Communications论文的详细操作指南方法,并结合核磁共振(NMR)和电子顺磁共振波普(electron paramagnetic resonance spectroscopy,EPRS)方法,确定了这一复合物的结构。

这是一个“非常强大”的工具,杜克大学医学院生物化学教授Hashim Al-Hashimi表示(他未参与该项研究)。电子顺磁共振波谱,又称作电子自旋共振,是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术,可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子,并探索其周围环境的结构特性。电子顺磁共振波谱仪主要由微波发生与传导系统、谐振腔系统、电磁铁系统以及调制和检测系统四个部分组成。

在这项研究中,研究人员利用核磁共振确定了结合在一个单阻遏蛋白上的 RNA 分子结构,并同时采用电子顺磁共振波谱技术,确定了复合物的结构,这一结构破解了 RNA 如何与不同的阻遏蛋白相互作用的。

“ RNA -蛋白结合是一种合作状态——一个二聚体诱导改变 RNA 的结构,从而促进后续二聚体的结合”。

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