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不仅仅是蛋白质工厂:核糖体在调节人类基因表达中的作用

发布时间:2019-06-03 15:55:04 来源:

“很长一段时间以来,很多人都认为核糖体是细胞中的被动载体 - 一种只生产蛋白质的分子机器,”Stowers助理研究员Ariel Bazzini博士说。“现在有越来越多的证据表明核糖体调节基因表达,包括在人体细胞中。”

最近在eLife上发表的这些研究结果可以进一步了解mRNA的作用以及人类疾病中基因错误调节的原因。

在翻译过程中,核糖体通过作为生物合成它们的位点来制造蛋白质。具体而言,核糖体在mRNA信息中读取密码子 - 三个连续核苷酸的集合 - 以确定哪些氨基酸添加到正在生长的蛋白质链中。作为这个过程的一部分,核糖体也可以作为质量控制,触发不正确的mRNA的破坏。

越来越多的证据表明,核糖体也在影响正确加工的mRNA的稳定性(生命)中发挥作用,从而成为调节mRNA稳定性,mRNA水平和蛋白质产生的关键因素。这已在酵母,大肠杆菌和斑马鱼等生物中显示出来。在这项研究中,研究人员表明,核糖体也会影响人类细胞系中的mRNA稳定性。

“我们发现基因表达量是mRNA产生(转录)和稳定性的结合,”Bazzini说。“想想一杯水。为了了解玻璃在任何特定时间保持多少水,重要的是要知道你最初倒入玻璃杯中的水量,同时了解饮用多少水也很重要。你可以测量正确制造的mRNA的数量,但是如果你不知道它们中有多少被分解,你怎么知道它们有多少?“

巴齐尼说,这些研究结果打开了通往两个激动人心的研究途径的大门。首先是更好地了解核糖体如何触发mRNA破坏,其分子机制尚不清楚。核糖体可能不是研究人员长期以来认为的被动参与者。

“与核糖体类似,称为tRNA或转移RNA的分子也从根本上参与蛋白质合成,”该报告的第一作者和Stowers Predoctoral Researcher Qiushuang Wu说。“我们认为识别mRNA中的密码子并为核糖体提供相应氨基酸的tRNA可能在发育和人类疾病中具有强大的调节作用。”

第二个研究途径是研究这种新发现的调控分子机制如何与人类疾病相关的基因相关。人类基因组的测序已经表明,个体有时具有“沉默突变”,其是DNA序列和密码子的变化,其不会改变所得蛋白质的氨基酸组成,因为许多氨基酸由多个密码子编码。然而,如果沉默突变导致核糖体破坏健康的mRNA,那么沉默突变可能仍会产生影响。

“生物学最基本的概念之一是如何调节基因以及这些法规如何促使细胞变得专业化。我们有兴趣研究转录后机制如何发挥作用,特别是核糖体如何触发mRNA的破坏 - 它们是如何发生的触发或招募因素来实施这一过程,“巴齐尼说。“了解翻译如何影响分子水平的mRNA表达,这使我们开始思考mRNA翻译如何影响癌症,衰老或病毒感染中的基因表达。”

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