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      光反應(yīng)性化合物可以通過光控制蛋白質(zhì)合成
      
			
      
				2019-01-12 11:47:56
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      岡山大學(xué)的研究人員使用光響應(yīng)性化合物控制蛋白質(zhì)合成的時間和位置，該化合物是一種非活性關(guān)鍵分子，直到被短暫照射激活。在不同時間和位置產(chǎn)生蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)細胞功能，例如細胞發(fā)育和分化成特定細胞類型。對蛋白質(zhì)合成進行時空控制的能力將有助于研究這些過程。現(xiàn)在，日本岡山大學(xué)醫(yī)學(xué)生物工程系的Takashi Ohtsuki及其同事表明，他們可以使用光響應(yīng)分子籠阻止蛋白質(zhì)合成反應(yīng)(見圖)。短暫暴露于光從籠中釋放關(guān)鍵蛋白質(zhì)合成分子而不損害它們，因此蛋白質(zhì)合成在照射的時間和位置發(fā)生。
      

      光反應(yīng)性化合物可以通過光控制蛋白質(zhì)合成
      

      在他們的研究中，研究人員使用了氨?；D(zhuǎn)移RNA(aa-tRNA)，這種分子有助于解碼信使RNA，從而可以進行蛋白質(zhì)合成。以前的工作通過用硝基芳氧基羰基的分子籠保護aa-tRNA成功地抑制了蛋白質(zhì)合成。然而，從籠中釋放aa-tRNA所需的30分鐘光照射造成損傷，然后抑制蛋白質(zhì)的功能。
      

      相反，Ohtsuki的團隊使用(7-二乙基氨基香豆素-4-基)甲氧基羰基(DEACM)。雖然籠中的aa-tRNA穩(wěn)定至少4小時，但照射僅20秒釋放aa-tRNA。研究人員證實了籠養(yǎng)aa-tRNA在體外，凝膠，脂質(zhì)體和哺乳動物細胞中的光控活性。
      

      “這種時空光控轉(zhuǎn)換方法為調(diào)查局部翻譯和生物功能之間的關(guān)系提供了一種很有前景的方法，”研究人員在他們的工作報告中總結(jié)道。除了用于蛋白質(zhì)合成研究的工具之外，該團隊還建議它還可以用于以受控方式將人工氨基酸插入蛋白質(zhì)中以供進一步研究。
      

      什么是蛋白質(zhì)?
      

      蛋白質(zhì)是包含特定氨基酸序列的生物分子。它們負責許多功能，包括代謝反應(yīng)催化，DNA復(fù)制，對刺激的反應(yīng)和分子運輸。需要恒定的蛋白質(zhì)生成來平衡蛋白質(zhì)的降解和細胞分泌。
      

      特定位置的蛋白質(zhì)的合成在例如果蠅的發(fā)育中是重要的，其中卵中的oskar mRNA的定位決定了前 - 后軸。神經(jīng)元功能還依賴于特定位置的蛋白質(zhì)合成。
      

      蛋白質(zhì)是如何合成的?
      

      蛋白質(zhì)合成的常用模式使用轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)，信使RNA(mRNA)和核糖體以正確的順序組裝氨基酸鏈。tRNA的作用是將氨基酸與mRNA連接以幫助解碼它。核糖體將氨酰基-tRNA(攜帶氨基酸的tRNA)與mRNA匹配，從而合成mRNA上編碼的蛋白質(zhì)。
      

      光激活DEACM籠如何工作?
      

      DEACM組保護aa-tRNA，使其不能與蛋白質(zhì)合成所必需的分子相互作用。在暴露于光時，DEACM-aa-tRNA降解成釋放aa-tRNA的單獨組分。
      

      研究人員通過面部笑臉照射含有綠色熒光蛋白mRNA和復(fù)合物的凝膠，證明了光響應(yīng)性aa-tRNA的釋放。直到用405nm(藍色)光照射凝膠才觀察到熒光，不久之后觀察到模擬掩模形狀的熒光。
      

      除了在體外，凝膠和脂質(zhì)體中顯示光響應(yīng)性蛋白質(zhì)合成外，研究人員還在中國倉鼠卵巢細胞中插入了籠狀aa-tRNA。在孵育5小時后，研究人員在受照射的細胞中觀察到光依賴性合成的DsRed蛋白的熒光。
      
			

			
        
      
			
      
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