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    我国科学家首次揭示tRNA前体5’端加工成熟机制

    日期 2018-10-10   来源:生命科学部   作者:王璞玥 李硕 谷瑞升 冯雪莲  【 】   【打印】   【关闭

      在国家杰出青年科学基金项目(项目编号:31525007,21625302)等资助下,上海交通大学医学院雷鸣研究员、武健研究员联合中国科学院大连化学物理研究所李国辉研究员首次揭示真核生物中pre-tRNA(precursor transfer RNA, 转移核糖核酸)5’端的加工成熟机制。研究成果以“Structural Insight into Precursor tRNA Processing by Yeast Ribonuclease P”(酵母核糖核酸酶P加工tRNA的结构阐释)为题,于2018年9月26日以长文(Article)形式在国际著名期刊Science (《科学》)在线发表。论文链接: http://science.sciencemag.org/content/early/2018/09/26/science.aat6678 。

      核糖核酸酶的发现曾颠覆了蛋白质作为唯一催化分子的概念。RNase P(Ribonuclease P,核糖核酸酶P)就是一种由RNA介导、负责pre-tRNA 5’端加工成熟的核糖核酸酶。作为一类高度保守的RNA-蛋白质复合物,RNase P 是由一条长约300碱基的长链非编码RNA分子和近十个蛋白质亚基组成的复合物。自发现这一类古老RNase P近30年以来,其催化分子机制研究大都停留在针对组成最简单的细菌RNase P 研究,组成更加复杂真核生物的RNase P空间组织形式及其底物识别和催化机制还所知甚少。

      雷鸣教授团队成功解析了酵母内源RNase P 全酶及其与底物pre-tRNA的复合物结构,以近原子分辨率揭示真核生物中RNase P各亚基在空间上的组织形式,解析了各蛋白质亚基紧密交织在一起来稳定RNA催化亚基的构象。他们进一步发现RNase P以一种“双锚定(double anchor)”机制来识别tRNA前体:tRNA的5'端被特异锚定在催化中心以促使其完成切割反应,而底物tRNA的结合进而诱导了该酶催化中心一个关键残基的构象变化。最后,结合分子动力学模拟,他们提出RNase P 催化反应双镁离子模型,深入阐释这一类古老核酶催化过程的分子机制,是核酶及RNA结构生物学领域的重要突破。

      目前抗生素耐药性已成为威胁人类健康的一大隐患,RNase P与核糖体是仅有的两类天然存在于所有物种中保守的核酶,是新型抗生素药物研制重要潜在靶点,对于RNase P这一类古老核酶的结构解析为新型抗生素设计提供了重要的分子基础。

    图. 酵母RNase P 加工催化rRNA前体的分子机制。




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