Nature解释重要细胞修饰过程:转移RNA添加化学标记的关键步骤

【字体: 时间:2021年09月18日 来源:Nature

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  宾夕法尼亚州立大学的研究人员在一项新的研究中揭示了重要的细胞修饰过程中的化学步骤,该过程向一些rna添加了化学标签。干扰人类的这一过程可能会导致神经元疾病、糖尿病和癌症。

  
   

MiaB bound to tRNA    

宾夕法尼亚州立大学研究人员的一项新研究揭示了添加一个重要标签——甲硫基(methyl sulfur group),转移RNA所涉及的化学步骤,这一过程如果在人类身上受到干扰,可能会导致神经元疾病、糖尿病和癌症。

资料来源:宾夕法尼亚州立大学布克实验室

一项新的研究揭示了在重要的细胞修饰过程中向某些RNA添加化学标签的化学步骤。干扰人类的这一过程可能会导致神经元疾病、糖尿病和癌症。由宾夕法尼亚州立大学的化学家领导的一个研究小组已经对一种蛋白质进行了成像,这种蛋白质可以促进细菌中的RNA修饰,使研究人员得以重建这一过程。

相关研究成果公布在9月15日的Nature杂志上。

转移RNA (tRNA)是一种能“读取”遗传密码并将其翻译成氨基酸序列来制造蛋白质的RNA。在一些tRNAs的特定位置添加一个化学标签:甲硫基,可以提高它们将信使RNA翻译成蛋白质的能力。当这种被称为甲硫基化(methylthiolation)的修饰过程没有正常发生时,错误就会被合并到产生的蛋白质中,这对人类来说可能会导致神经元疾病、癌症,并增加患2型糖尿病的风险。

“甲硫基化在细菌、植物和动物中普遍存在,”宾夕法尼亚州立大学的生化学家、霍华德·休斯医学研究所的研究员Squire Booker说,他领导了这个研究小组。“在这项研究中,我们确定了一种名为MiaB的蛋白质的结构,更好地了解它在促进细菌中这一重要的修饰过程中的作用。”

拟杆菌制服中的MiaB蛋白是一种Radical SAM (s -腺苷蛋氨酸)酶家族的成员。Radical SAM酶通常使用它们自己的铁硫团簇将SAM分子转化为“自由基”,帮助反应向前推进。与大多数其他SAM酶不同,MiaB包含两个铁硫簇:一个自由基SAM簇和一个辅助簇,大多数复杂的化学反应都在这里发生。

在甲基硫代化过程中,对MiaB与SAM分子和tRNA在几个点上的作用进行成像,使研究人员能够推断出修饰过程中的化学步骤。首先,一个SAM分子将其甲基提供给MiaB上的辅助铁硫簇。

“硫原子附着在tRNA的来源一直是有争议的,但我们的结构显示,这个甲基和它附着在MiaB上的硫最终转移到tRNA上,但在tRNA接受甲基硫基之前,还会发生一些额外的步骤。”文章一作Olga Esakova说。

一个电子的加入使SAM的第二个分子碎裂成一个自由基。自由基最终从tRNA中夺走一个氢原子,这个氢原子被MiaB上的甲基硫基取代。

Booker说:“最初,tRNA上的氢的位置不能让它既接近移走它的自由基,又接近需要转移的甲基硫基,因为氢和邻近的原子都在同一个平面上。”“我们的结构表明,MiaB的辅助簇上的甲基硫基引发了tRNA中正在进行甲基硫化的那个点的几何形状的变化,这变得更像一个四面体形状,氢在一个最佳位置被自由基拔下,而甲基硫基在一个最佳位置进行后续转移。”

这些步骤的结果是添加了甲基硫基的tRNA和成功的修饰。

接下来,研究人员希望确定辅助集群在每次周转后是如何重建的,他们还在研究在人类修饰过程中起类似作用的类似蛋白质。

(生物通)

原文检索:

Structural basis for tRNA methylthiolation by the radical SAM enzyme MiaB

DOI

10.1038 / s41586 - 021 - 03904 - 6

自由基SAM酶MiaB对tRNA甲基硫代化的结构基础

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