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冷凍電鏡技術揭開重要蛋白原子結構



據物理學家組織網10月30日報道,英國科學家利用2017年諾貝爾化學獎重要成果——冷凍電鏡技術,攻克了與基因表達有關的一種重要蛋白的結構難題。發表在最新一期《科學》雜志上的相關論文稱,蛋白結構顯示,流感病毒可與該蛋白中特定位點結合,摧毀細胞的基因表達能力,為深入研究流感、癌癥等疾病打開了一扇大門。

這種重要蛋白名叫剪切與多聚腺苷酸化特異因子(CPF),是一種由多個亞單位組成的復合酶?;虮磉_是將DNA編碼的指令轉換成蛋白質的過程,由許多重要步驟參與完成,包括酶復制基因并生成信使RNA,信使RNA從細胞核移動到細胞質,細胞質里的細胞器根據信使RNA的指令組裝蛋白等。而CPF酶是基因表達必不可少的參與者,它會形成長鏈腺苷分子,為每個信使RNA末端加一條“聚腺苷尾巴”。這條尾巴的長短與信使RNA如何運出細胞核、在細胞內何時出現、轉錄成蛋白質的頻次等都有重要關聯。

數十年來,認識健康細胞內CPF的結構和功能,以及如何其折疊組裝,成為基因表達領域面臨的中心難題,科學家們對這一基礎性蛋白束手無策。直到冷凍電鏡技術的出現,這一革命化工具賦予了科學家們揭開大型復合蛋白天然結構之謎的“超能力”。

英國醫學研究理事會分子生物學實驗室科學家拉瑞·帕斯莫爾帶領其同事,利用冷凍電鏡技術,成功建立起CPF蛋白的原子結構模型,首次揭開這一重要蛋白的三個亞結構單位。他們還識別出CPF蛋白上的一個特定位點,病毒蛋白能優先占據這一位點,讓CPF蛋白不能與信使RNA結合,從而阻斷細胞內的基因表達過程。

帕斯莫爾表示,CPF蛋白的原子結構模型,除了能幫助他們研究這一重要蛋白在健康細胞中的作用機理,還為病毒感染、癌癥等疾病研究打開了新的大門,通過研究這條“聚腺苷尾巴”,能找到新的病因和療法。




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