2015-02-04
蛋白(bai)質合成(cheng)是DNA信息(xi)通過信使依次(ci)傳(chuan)遞(di)的過程，其中任何一(yi)步都有(you)(you)可能出錯。正因如此，每一(yi)步都有(you)(you)專門的酶來進行校讀，確(que)保DNA編(bian)碼的信息(xi)能夠正確(que)地傳(chuan)遞(di) 到蛋白(bai)。最近，冷泉港實驗室（CSHL）的科學(xue)家們揭示了一(yi)種(zhong)全新(xin)的質控機制。他們驚(jing)訝的發現,校讀不(bu)再是酶的專利，tRNA本身(shen)就有(you)(you)內(nei)置的糾錯系統。這項(xiang)研究發表在(zai)近期的Cell雜志上。
tRNA 攜帶(dai)氨(an)基酸到核糖體(ti)，使其以正確的(de)順序組成蛋白質。但在tRNA分子加載氨(an)基酸之前，它(ta)必須(xu)先被(bei)CCA添(tian)加酶連(lian)上(shang)CCA序列，只有這(zhe)樣tRNA才能(neng)成為功 能(neng)完全的(de)分子。如果tRNA發生突變，CCA添(tian)加酶就會加倍工作，給它(ta)連(lian)上(shang)“CCACCA”序列。這(zhe)種(zhong)信號意味(wei)著tRNA有缺陷，細胞會把這(zhe)些tRNA快 速(su)降(jiang)解，防(fang)止錯(cuo)誤的(de)信息傳(chuan)播出去。
那么CCA添(tian)加(jia)酶是(shi)(shi)如(ru)何區分正(zheng)常和突變tRNA的(de)呢？CSHL的(de)Leemor Joshua-Tor教授領導團(tuan)隊對此進(jin)行(xing)了研究。“我們使用X射線晶(jing)體(ti)學技 術對工作(zuo)中(zhong)的(de)CCA添(tian)加(jia)酶進(jin)行(xing)觀察，令(ling)人(ren)意外(wai)的(de)是(shi)(shi)這(zhe)個酶根本不能進(jin)行(xing)分辨，”Joshua-Tor解釋道(dao)。“實際(ji)上，是(shi)(shi)RNA自己在負責校讀(du)。”
研(yan)究人員(yuan)對細胞(bao)中類似tRNA分子的(de)非(fei)編(bian)碼(ma)(ma)RNA進行(xing)研(yan)究。他們發現，連(lian)有CCA基(ji)團的(de)非(fei)編(bian)碼(ma)(ma)RNA很穩定，豐度也比較高。而連(lian)有CCACCA序列的(de)非(fei)編(bian)碼(ma)(ma) RNA含量(liang)極少，會很快被細胞(bao)降解。研(yan)究顯(xian)示，這兩種非(fei)編(bian)碼(ma)(ma)RNA之間只相差了一(yi)個簡單的(de)突(tu)變。那么這種突(tu)變是如何影(ying)響CCA序列添加的(de)呢？
研究人(ren)員成像了與(yu)(yu)非編碼RNA結合的(de)CCA添加(jia)酶(mei)(mei)，“CCA添加(jia)酶(mei)(mei)通過一種(zhong)螺旋(xuan)運動在RNA末端(duan)一個(ge)個(ge)地添加(jia)CCA序(xu)列，”文章(zhang)的(de)作者 Claus Kuhn博士(shi)說。“在正常情況下，這(zhe)(zhe)種(zhong)酶(mei)(mei)添上最后(hou)一個(ge)A之后(hou)會繼續嘗(chang)試‘彎折’RNA分(fen)子，但這(zhe)(zhe)種(zhong)嘗(chang)試并不成功。”壓力增加(jia)會使(shi)RNA脫(tuo)離(li)與(yu)(yu) 酶(mei)(mei)的(de)結合，結果是RNA只連(lian)了 一個(ge)CCA序(xu)列。
研究人員發現，當RNA發生突(tu)變(bian)時它的(de)結(jie)構會更(geng)加靈活，在(zai)添(tian)上一個CCA序列(lie)之(zhi)后(hou)RNA還能繼續(xu)彎曲。“于是酶就能添(tian)加新一輪‘CCA’序列(lie)，然后(hou)RNA才脫(tuo)離與(yu)酶的(de)結(jie)合，”Joshua-Tor說。
Joshua-Tor指(zhi)出，這是一個(ge)非常特別的(de)校(xiao)對機制。“在酶的(de)眼里(li)兩種RNA并沒有(you)什么差異(yi)，它只(zhi)管(guan)通過(guo)螺旋運(yun)動添加CCA，是RNA本身的(de)突變防治(zhi)發生進一步的(de)錯誤，”確(que)保蛋白(bai)正(zheng)確(que)合成(cheng)。
