Science:革命性技术催生重要成果

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2016年4月19日 来源:生物通

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  核孔是人类细胞中最大最复杂的蛋白复合体,大约由一千个蛋白亚基组成,镶嵌在细胞核的核膜上,控制着细胞核与细胞质之间的物质运输。许多病毒通过核孔将自己的遗传物质注入宿主细胞核,而且核孔会在细胞癌变的时候发生变化,因此研究核孔是非常有意义的。科学家们已经对核孔的许多部件有所了解,但还不清楚这些部件是如何组装在一起的。

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生物通报道:核孔复合体含有一千个蛋白亚基,镶嵌在细胞核的核膜上,控制着细胞核与细胞质之间的物质运输。许多病毒通过核孔将自己的遗传物质注入宿主细胞核,而且核孔会在细胞癌变的时候发生变化,因此研究核孔是非常有意义的。科学家们已经对核孔的许多部件有所了解,但还不清楚这些部件是如何组装在一起的。

EMBL的科学家们在本期Science杂志上发表了核孔复合体的重要研究成果。“核孔是人类细胞中最大最复杂的蛋白复合体。我们进一步揭示了它的结构,”EMBL的Martin Beck说。“这将帮助人们理解核孔在癌症、衰老和其他疾病中出现的问题。”

核孔复合体由三层环组成:朝向细胞核的核质环,朝向细胞质的胞质环,以及它们之间的内环。Beck团队此前已经解析了核质环和胞质环,现在他们通过冷冻电镜技术揭示了内环的结构。“令人惊讶的是,内环虽然由不同的元件组成,但它的基本构架跟另外两个环相同,” EMBL的Shyamal Mosalaganti指出。“这个复杂的结构是根据简单原则建立起来的。”

冷冻电镜具有传统成像技术无法比拟的一些优势,比如不需要结晶。用冷冻电镜进行结构分析时,是在液氮温度下瞬间冷冻蛋白质悬液,让蛋白质分子周围的水分保持类似液体的状态,然后再通过成像解析蛋白分子的三维结构。

不久以前,冷冻电镜还不是大多数结构生物学家们的第一选择。而现在,冷冻电镜已经成为了X射线晶体衍射的有力竞争者,不仅在分辨率上能够与之匹敌,还适用于难以结晶的大分子。可以说,这一技术为结构生物学和药物研发领域带来了一场革命,催生了大量的研究新成果。

去年9月,俄勒冈健康与科学大学、加州大学、HHMI的科学家们通过冷冻电镜阐明了甘氨酸受体的作用机制。这项研究发表在Nature杂志上,文章的通讯作者是结构生物学牛人Eric Gouaux。甘氨酸是神经系统的主要抑制性递质,它通过甘氨酸受体(GlyR)起作用,打开氯离子通道进而抑制神经元的激发。GlyR控制着多种运动和感知功能,包括视觉和听觉。GlyR发生突变与自闭症、过度惊吓等神经疾病有关。此前由于缺乏高分辨率的结构数据,人们对甘氨酸受体的分子机制还知之甚少。(更多详细信息参见:著名科学家Nature发表重要研究成果

人类轮状病毒和昆虫胞质多形体病毒(CPV)都是呼肠孤病毒科的成员。加州大学洛杉矶分校的周正洪(Z.Hong Zhou)教授和华南农业大学动科院的孙京臣(Jingchen Sun)教授在Nature杂志上发表文章,为人们展示了这种双链RNA病毒的基因组和TEC结构。研究人员通过冷冻电镜和不对称重建,解析了休眠状态CPV(q-CPV)的基因组结构。(更多详细信息参见:华南农业大学Nature发表重要成果

去年年底,清华大学颜宁教授领导的研究团队分离出了来自兔骨骼肌的Cav1.1复合物,并通过冷冻电镜技术确定了它的结构,分辨率达到4.2Å。这项研究可以帮助人们进一步认识Cav通道的功能和相关疾病的机制。2007年,身为普林斯顿大学博士的颜宁受聘于清华大学医学院,成为清华最年轻的教授、博士生导师。在回国的几年间,颜宁教授研究组在Science、Nature、Cell等杂志上发表多篇重要的论文,并荣获了中国青年女科学家奖、HHMI国际青年科学家奖等奖励。(更多详细信息参见:清华大学颜宁教授Science再发重要新成果

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Molecular architecture of the inner ring scaffold of the human nuclear pore complex. Science

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