中介體是一種復(fù)雜的分子機器,在DNA(脫氧核糖核酸)的轉(zhuǎn)錄過程中扮演重要角色,被稱為“真核轉(zhuǎn)錄調(diào)控中的中央控制器”。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)7月3日報道,美國印第安納大學(xué)研究人員破譯了中介體最關(guān)鍵的部分——其頭部的蛋白組成結(jié)構(gòu),為研究中介體增加了重要的砝碼,使人們能更深入理解細胞中基因信息的轉(zhuǎn)錄過程。研究論文發(fā)表在7月3日《自然》雜志網(wǎng)站上。
所有細胞的運作都由基因信息控制,基因轉(zhuǎn)錄是以一條鏈為模板,按照堿基互補配對原則把信息復(fù)制到RNA(核糖核酸)上,合成的RNA稱為信使RNA。轉(zhuǎn)錄過程中一種必不可少的酶就是RNA聚合酶Ⅱ。轉(zhuǎn)錄開始前,會經(jīng)由中介體向DNA發(fā)起信號,詢問哪些基因需要激活,而哪些基因需要沉默;中介體接到指令后,再向RNA聚合酶Ⅱ解釋傳達,告訴它從什么時候、在什么位置開始轉(zhuǎn)錄過程,最終生產(chǎn)出維持細胞功能所必需的各種蛋白質(zhì)。
中介體是一種龐大的分子機器,由25個蛋白質(zhì)組成,分為頭部、中部和尾部3個模塊,其中頭部是中介體和RNA聚合酶Ⅱ相互作用的關(guān)鍵部位。印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院生化與分子生物學(xué)副教授高木裕一郎領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用X射線晶體測定技術(shù),詳細描繪了中介體頭部的結(jié)構(gòu)。
高木裕一郎介紹說,作為一個分子機器,中介體的頭部模塊需要既穩(wěn)定又靈活,以承擔各種互動功能。研究發(fā)現(xiàn),頭部上有一個部分叫做α螺旋束的結(jié)構(gòu),稱為脖子,由5個蛋白排列組成,負責保持穩(wěn)定性。這是研究首次證明α螺旋束是由5個不同的蛋白質(zhì)分子組成的。
他還指出,這一研究馬上可以投入使用,用以繪制基因突變的詳細圖譜,基因突變會影響轉(zhuǎn)錄過程的規(guī)則;而且,類似中介體這樣的多蛋白復(fù)合物最有可能成為新一代藥物標靶,他們繪制出的詳細的中介體頭部圖譜,有助于研究其結(jié)構(gòu)和功能,開發(fā)出治療疾病的新藥。
斯坦福大學(xué)羅杰·科恩博格由于發(fā)現(xiàn)RNA聚合酶Ⅱ的結(jié)構(gòu)獲得2006年諾貝爾獎,美國和以色列3位科學(xué)家由于研究核糖體(生產(chǎn)蛋白質(zhì)的機器)結(jié)構(gòu)功能而獲得2009年諾貝爾獎,但整個中介體的結(jié)構(gòu)還尚未破譯,這也是給結(jié)構(gòu)生物學(xué)留下的巨大挑戰(zhàn)。高木裕一郎小組對中介體頭部模塊的破譯則為科學(xué)家全面掌握中介體整體結(jié)構(gòu)帶來了重大突破。