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Nature:揭秘RNA降解机制

标签:RNA外来体 降解
摘要 : 就好像我们利用碎纸机来销毁不再有用或包含有潜在破坏性信息的文件一样,细胞利用一些分子机器来降解不必要或有缺陷的大分子。来自马克斯普朗克生物化学研究所(MPIB)的科学家们,现在揭示出了细胞核区室利用一种特异的RNA外来体(exosome)的机制——这一大分子机器负责了核糖核酸(RNAs)的降解和生物合成。

 就好像我们利用碎纸机来销毁不再有用或包含有潜在破坏性信息的文件一样,细胞利用一些分子机器来降解不必要或有缺陷的大分子。来自马克斯普朗克生物化学研究所(MPIB)的科学家们,现在揭示出了细胞核区室利用一种特异的RNA外来体(exosome)的机制——这一大分子机器负责了核糖核酸(RNAs)的降解和生物合成。

RNA是细胞中广泛分布且丰富的一类多功能分子。它们的其中一个功能就是,允许将基因组信息翻译为蛋白质。在RNA分子合成过程中发生任何的错误,或是不必要的RNA累积都可以损害细胞。清除缺陷的或是不需要的RNAs因此是细胞代谢的关键步骤。多蛋白复合物外来体是将RNA切成碎片的一个关键机器。此外,外来体还可以将某些RNA分子加工成它们的成熟形式。

在两年前的一项研究中,Elena Conti领导结构分子生物学研究部门的科学家们,揭示出了外来体核心复合物的X-射线结构。在这一多蛋白复合物中,由9个蛋白质构成了一个中心底物通道,RNA分子穿过这一通道,到达第10个蛋白Rrp44——外来体RNA降解中心处,这一催化亚基随后将RNA切成碎片。

每个细胞区室一种特异的碎纸机

不同的细胞区室,如细胞核或细胞质,具有自身特异的大型外来体复合物,它们分别与特定的辅助蛋白结合。现在,马克斯普朗克生物化学研究所的科学家们揭示了,细胞核中的外来体与两个蛋白质亚基Rrp6和Rrp47协同作用的机制,Rrp6和Rrp47只特异性作用于细胞核的RNA底物。

论文的作者之一Debora Makino说:“我们证实细胞利用了多种可能的途经来降解细胞核RNA。”其中一条途经就是借助Rrp6和/或Rrp44直接降解RNA底物,另一条途经就是经由核心RNA外来体通道途经通过Rrp44引导逐步降解RNA。论文的另一位作者Benjamin Schuch说:“以这种方式,细胞可以完全降解RNA底物,或是在需要时精确地修剪它们。”

未来的研究将会进一步揭示与核心外来体和它的各种辅助蛋白,蛋白质复合物,及位于所有细胞区室中的RNA底物相关的RNA加工机制。

推荐原文:RNA degradation paths in a 12-subunit nuclear exosome complex

The eukaryotic exosome is a conserved RNA-degrading complex that functions in RNA surveillance, turnover and processing. How the same machinery can either completely degrade or precisely trim RNA substrates has long remained unexplained. Here we report the crystal structures of a yeast nuclear exosome containing the 9-subunit core, the 3′–5′ RNases Rrp44 and Rrp6, and the obligate Rrp6-binding partner Rrp47 in complex with different RNAs. The combined structural and biochemical data of this 12-subunit complex reveal how a single-stranded RNA can reach the Rrp44 or Rrp6 active sites directly or can bind Rrp6 and be threaded via the central channel towards the distal RNase Rrp44. When a bulky RNA is stalled at the entrance of the channel, Rrp6–Rrp47 swings open. The results suggest how the same molecular machine can coordinate processive degradation and partial trimming in an RNA-dependent manner by a concerted swinging mechanism of the two RNase subunits.

来源: Nature 浏览次数:0

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