科技日報北京9月15日電 （實習(xí)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程中的化學(xué)步驟。這一過程被干擾可能會導(dǎo)致人類患神經(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(dǎo)的一個研究小組已經(jīng)對一種促進細菌RNA修飾的蛋白質(zhì)進行了成像，從而重建這一過程。相關(guān)論文15日發(fā)表在《自然》雜志上。

轉(zhuǎn)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。當這種被稱為甲硫基化的修飾過程沒有正確發(fā)生時，錯誤可能會被合并到產(chǎn)生的蛋白質(zhì)中，這會導(dǎo)致人類患神經(jīng)元疾病、癌癥和2型糖尿病的風(fēng)險增加。

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

來自細菌擬桿菌的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(zhuǎn)化為有助于推進反應(yīng)的“自由基”。與大多數(shù)其他自由基SAM酶不同，MiaB包含兩個鐵硫簇：一個自由基SAM簇和一個輔助簇，大多數(shù)復(fù)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(yīng)過程中的幾個點對MiaB進行成像，使研究人員能夠推斷修飾過程中的化學(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，來自SAM的一個甲基與MiaB輔助鐵硫簇上的一個硫原子相連。這個甲基和它附著在MiaB上的硫最終會轉(zhuǎn)移到tRNA，但在tRNA接受甲硫基之前會發(fā)生一些額外的步驟。

添加一個電子會將第二個SAM分子分裂成自由基。該自由基最終從tRNA中獲取一個氫原子，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(dǎo)致了tRNA在甲硫基化過程中該點的幾何形狀發(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行后續(xù)轉(zhuǎn)移。

這些步驟的結(jié)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的修飾過程中發(fā)揮類似作用的其他蛋白質(zhì)。