科技日報北京9月15日電 （實(shí)習記者張佳欣）一項新的研究揭示了為一些RNA添加化學(xué)標簽的重要細胞修飾過(guò)程中的化學(xué)步驟。這一過(guò)程被干擾可能會(huì )導致人類(lèi)患神經(jīng)元疾病、糖尿病和癌癥。由美國賓夕法尼亞州立大學(xué)化學(xué)家領(lǐng)導的一個(gè)研究小組已經(jīng)對一種促進(jìn)細菌RNA修飾的蛋白質(zhì)進(jìn)行了成像，從而重建這一過(guò)程。相關(guān)論文15日發(fā)表在《自然》雜志上。

轉運RNA（tRNA）是“讀取”遺傳密碼并將其翻譯成氨基酸序列以合成蛋白質(zhì)的RNA。在某些tRNA的特定位置添加一個(gè)化學(xué)標簽——甲基硫基團，可以提高它們將信使RNA翻譯成蛋白質(zhì)的能力。當這種被稱(chēng)為甲硫基化的修飾過(guò)程沒(méi)有正確發(fā)生時(shí)，錯誤可能會(huì )被合并到產(chǎn)生的蛋白質(zhì)中，這會(huì )導致人類(lèi)患神經(jīng)元疾病、癌癥和2型糖尿病的風(fēng)險增加。

“甲硫基化反應在細菌、植物和動(dòng)物中普遍存在。”賓夕法尼亞州立大學(xué)生物化學(xué)家、領(lǐng)導該研究小組的霍華德·休斯醫學(xué)研究所研究員斯奎爾·布克說(shuō)，“在這項研究中，我們確定了一種名為MiaB的蛋白質(zhì)的結構，以更好地了解它在促進(jìn)細菌這一重要修飾過(guò)程中的作用。”

來(lái)自細菌擬桿菌的MiaB蛋白是自由基SAM（S-腺苷甲硫氨酸）酶家族的成員。自由基SAM酶通常使用它們自己的鐵硫簇將SAM分子轉化為有助于推進(jìn)反應的“自由基”。與大多數其他自由基SAM酶不同，MiaB包含兩個(gè)鐵硫簇：一個(gè)自由基SAM簇和一個(gè)輔助簇，大多數復雜的化學(xué)作用都發(fā)生在這里。

使用SAM分子和tRNA在甲基硫化反應過(guò)程中的幾個(gè)點(diǎn)對MiaB進(jìn)行成像，使研究人員能夠推斷修飾過(guò)程中的化學(xué)步驟。

首先，SAM分子將其甲基“捐獻”給MiaB上的輔助鐵硫簇。研究顯示，來(lái)自SAM的一個(gè)甲基與MiaB輔助鐵硫簇上的一個(gè)硫原子相連。這個(gè)甲基和它附著(zhù)在MiaB上的硫最終會(huì )轉移到tRNA，但在tRNA接受甲硫基之前會(huì )發(fā)生一些額外的步驟。

添加一個(gè)電子會(huì )將第二個(gè)SAM分子分裂成自由基。該自由基最終從tRNA中獲取一個(gè)氫原子，該氫原子被MiaB上的甲硫基取代。

研究人員表示，MiaB輔助簇上的甲硫基導致了tRNA在甲硫基化過(guò)程中該點(diǎn)的幾何形狀發(fā)生了變化，變成了更多的四面體形狀，氫在最佳位置被自由基拔出，而甲硫基在最佳位置進(jìn)行后續轉移。

這些步驟的結果是添加了甲硫基和成功修飾的tRNA。

下一步，研究人員希望確定輔助簇在每次更替后是如何重建的。他們還研究了在人類(lèi)的修飾過(guò)程中發(fā)揮類(lèi)似作用的其他蛋白質(zhì)。