华人科学家Science组蛋白调控机制

　　

生物通报道  组蛋白是一组包装DNA形成染色体的重要蛋白。每次细胞在复制DNA的同时，必定会生成大量新的组蛋白，以帮助组装细胞核中的DNA。

DNA和蛋白质生成失衡对于细胞通常是致命的，因此编码组蛋白的信使RNA(mRNA)必须受到严格控制，以确保生成适当量的组蛋白，不会太多也不会太少。

在发表于最新一期Science杂志上的一项合作研究中，来自北卡罗来纳大学和哥伦比亚大学的研究人员第一次揭示了，信使RNA上的两个关键蛋白通过一个分子扭曲（molecular twist）相互通讯，帮助维持组蛋白和DNA平衡的机制。

领导这一研究的是哥伦比亚大学生物科学教授童亮（Liang Tong，生物通音译）博士。其早年毕业于北京大学，主要从事蛋白质参与信号转导以及酶在医疗/生化上重要性方面的研究。并在蛋白质结晶学方法和计算机软件开发科学研究领域达到很高水平，迄今发表论文80多篇。

论文的共同作者、北卡罗来纳大学医学院生物化学和生物物理学著名教授William F. Marzluff博士说：“这是我们的细胞进化出的一种保护措施，它是细胞分裂正常过程的一部分，所有生长细胞都必须一直运用它。”

Marzluff说，细胞每分裂一次，它就必须同时复制DNA和组蛋白，然后将它们共同组装到染色体中。“通过这样，分裂生成的两个子细胞获得一套完整的基因。”

人类的23对染色体上大约有3.5万个基因是由DNA和组蛋白构成。编码组蛋白的DNA首先转录为RNA，随后RNA指引构建出组蛋白。由于RNA起传递信息的作用，因此被称作信使RNA或mRNA。

不同于所有其他的mRNAs，组蛋白末端的茎环（或发夹）序列为适当调控组蛋白mRNAs所必需。在这项研究中，童亮教授及研究生Dazhi Tan利用晶体学，揭示了组蛋白mRNA茎环末端附近两种重要蛋白质的结构。这一分子复合物是调控组蛋白mRNA水平的必要条件。

其中的一个蛋白SLBP是组蛋白mRNA翻译为蛋白质的必要条件，而另一个蛋白是一种核酸外切酶，为破坏mRNA所必需。两种蛋白最初都是由北卡罗来纳大学的Marzluff以及研究的共同作者、生物化学和生物物理学教授Zbigniew Dominski博士发现。

Dominski 说：“我们知道SLBP和这一核酸外切酶之间存在一些相互作用，于是我们请童亮教授来解释它们的结合和通讯机制。令人惊讶的是，两种蛋白并没有相互结合，还是改变了这一位点RNA的结构。”

Marzluff说：“从科学的角度来看，这是一件极具戏剧性的事情。这些蛋白质相互帮助的方式是通过一方扭曲RNA，从而使得另一方能够更容易地识别它，它们无需相互接触即可做到这一点。”

这一蛋白质复合物是组蛋白合成的一个重要调控子，是细胞生长的一个重要组件。他补充说：“干扰它，有可能为干预癌细胞生长提供一种新方法。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Structure of Histone mRNA Stem-Loop, Human Stem-Loop Binding Protein, and 3′hExo Ternary Complex

Metazoan replication-dependent histone messenger RNAs (mRNAs) have a conserved stem-loop (SL) at their 3′-end. The stem-loop binding protein (SLBP) specifically recognizes the SL to regulate histone mRNA metabolism, and the 3′-5′ exonuclease 3′hExo trims its 3′-end after processing. We report the crystal structure of a ternary complex of human SLBP RNA binding domain, human 3′hExo, and a 26-nucleotide SL RNA. Only one base of the SL is recognized specifically by SLBP, and the two proteins primarily recognize the shape of the RNA. SLBP and 3′hExo have no direct contact with each other, and induced structural changes in the loop of the SL mediate their cooperative binding. The 3′ flanking sequence is positioned in the 3′hExo active site, but the ternary complex limits the extent of trimming.