將蛋白質(zhì)保存為異常RNA 你不能通過(guò)
他們發(fā)現(xiàn)RNA結(jié)合蛋白受到調(diào)節(jié),使得網(wǎng)關(guān)蛋白可以識(shí)別并阻止遺傳密碼的異常鏈從核中離開(kāi)。未使用的信使RNA(mRNA)鏈不能離開(kāi)細(xì)胞核最終會(huì)崩解。他們今天在“ 科學(xué)報(bào)告 ”雜志上發(fā)表的研究結(jié)果揭示了一個(gè)復(fù)雜的細(xì)胞調(diào)節(jié)系統(tǒng),它作為一種質(zhì)量控制形式,用于將遺傳信息傳遞出細(xì)胞核。研究人員表示,在疾病研究中,更全面地了解遺傳信息如何在細(xì)胞中表達(dá)是非常重要的。
伯克利實(shí)驗(yàn)室分子生物物理學(xué)和綜合生物成像部門(mén)的研究主任研究員Mohammad Mofrad說(shuō):“這種機(jī)器的某些組成部分在各種類(lèi)型的癌癥中都被失調(diào)。” “了解遺傳信息傳遞和質(zhì)量控制的分子機(jī)制將大大改善目前對(duì)各種癌癥和其他人類(lèi)疾病的認(rèn)識(shí)。”
生物學(xué)教科書(shū)已經(jīng)描述了mRNA鏈如何在細(xì)胞核內(nèi)復(fù)制DNA片段然后離開(kāi)細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)。它位于細(xì)胞質(zhì)中,遺傳密碼用于合成蛋白質(zhì),因此確保只使用正確的mRNA鏈對(duì)于正常運(yùn)作的蛋白質(zhì)的形成至關(guān)重要。
“就像所有生產(chǎn)線一樣,遺傳信息傳遞和蛋白質(zhì)生產(chǎn)的過(guò)程在不同階段進(jìn)行質(zhì)量控制,”Mofrad說(shuō)。“到目前為止,這個(gè)質(zhì)量控制步驟的確切機(jī)制仍不明確。”
以前的研究已經(jīng)研究了這個(gè)過(guò)程中的具體步驟,但是對(duì)于準(zhǔn)備離開(kāi)細(xì)胞核的RNA進(jìn)行分選的復(fù)雜系統(tǒng)還不是很清楚。
Mofrad,加州大學(xué)伯克利分校的生物工程和機(jī)械工程教授,以及他的博士學(xué)位。學(xué)生穆罕默德·索希利普爾(Mohammad Soheilypour)轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)模型,闡明這種mRNA輸出過(guò)程。
“通過(guò)實(shí)驗(yàn),我們可以研究系統(tǒng)的某些部分,但是他們能夠提供我們真正理解整個(gè)系統(tǒng)行為所需的空間和時(shí)間分辨率的能力存在局限性,”Soheilypour說(shuō)。
研究人員專(zhuān)注于信使RNA,RNA結(jié)合蛋白和稱(chēng)為“核籃蛋白”的網(wǎng)關(guān)蛋白的相互作用。
對(duì)于人類(lèi)和其他脊椎動(dòng)物,這些核筐蛋白質(zhì)稱(chēng)為T(mén)pr,而對(duì)于酵母,它們是Mlp1和Mlp2。核筐蛋白質(zhì)的位置就像膜的網(wǎng)關(guān) - 核孔復(fù)合物(NPC) - 通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò),mRNA必須通過(guò)才能離開(kāi)細(xì)胞核。
在用先前研究的已知數(shù)據(jù)驗(yàn)證計(jì)算機(jī)模型后,研究人員進(jìn)行了模擬,以測(cè)試影響mRNA從細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)的因子。
他們發(fā)現(xiàn),多種蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用的組合使細(xì)胞能夠驗(yàn)證mRNA是否準(zhǔn)備好從細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)出來(lái)。RNA結(jié)合蛋白附著在每條mRNA鏈上,有助于募集出口受體。研究人員發(fā)現(xiàn),調(diào)控RNA結(jié)合蛋白與輸出受體之間的相互作用是核籃蛋白區(qū)分異常mRNA并將其保留在細(xì)胞核內(nèi)的關(guān)鍵。
“想象一下,為了退出大門(mén),你需要一定數(shù)量的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的門(mén)票,”Soheilypour說(shuō)。“RNA結(jié)合蛋白就像mRNA需要離開(kāi)的門(mén)票,但這些門(mén)票需要通過(guò)出口因素進(jìn)行驗(yàn)證。如果沒(méi)有足夠的驗(yàn)證票,那么保護(hù)蛋白就不會(huì)將mRNA鏈識(shí)別為通過(guò)膜的門(mén)。“
該研究還發(fā)現(xiàn),較長(zhǎng)的mRNA鏈通過(guò)核膜更加困難。他們推測(cè),因?yàn)檩^長(zhǎng)的mRNA需要額外的時(shí)間來(lái)壓縮自己,同時(shí)試圖通過(guò)門(mén),保護(hù)蛋白有更多的機(jī)會(huì)檢查“驗(yàn)證的門(mén)票”。
研究人員表示,未來(lái)的研究可能會(huì)考慮更多因素。
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