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Nature重要发现:基因调控的新机制

时间:2019-08-30 11:29:29

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Nature重要发现:基因调控的新机制

【字体:大大中小 】 时间:9月10日 来源:生物通

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德国亥姆霍兹慕尼黑中心(Helmholtz Zentrum München)、慕尼黑工业大学(TUM)、巴塞罗那基因组研究中心等机构的科学家们,通过三维结构分析揭示了调控蛋白识别mRNA的分子机制,相关论文发表在九月七日的Nature杂志上。这项研究将有助于人们理解雄性和雌性生物之间的差异性基因调控。

生物通报道:我们基因中编码的遗传信息被翻译成为蛋白,并最终表现为机体内的各种生物学功能。信使RNA(mRNA)在这一过程中起到了重要的作用,它是翻译过程所用的分子模板。

德国亥姆霍兹慕尼黑中心(Helmholtz Zentrum München)、慕尼黑工业大学(TUM)、巴塞罗那基因组研究中心等机构的科学家们,通过三维结构分析揭示了调控蛋白识别mRNA的分子机制,相关论文发表在九月七日的Nature杂志上。这项研究将有助于人们理解雄性和雌性生物之间的差异性基因调控。

人类、小鼠和果蝇的基因数量都在两万左右,但它们之前存在着巨大的表型差异。可见基因调控对生命进化起来了关键性的影响。DNA通过转录生成mRNA,随后mRNA作为模板指导蛋白质的合成。在这一过程中,一些蛋白因子能通过结合mRNA,调节蛋白质的合成。然而,人们一直不清楚这些调控蛋白是如何识别RNA的?

研究人员通过核磁共振和晶体学分析,在果蝇模型中研究了调控蛋白Sxl(Sex-lethal)、Unr(Upstream-of-N-Ras)和mRNA之间形成的复合体,这一复合体是剂量补偿机制的关键。

雌性果蝇(XX)拥有两个X染色体,而雄性果蝇(XY)只有一个X染色体。因此,X染色体上的基因需要通过剂量补偿机制,在两性之间达到表达水平的平衡,这也是果蝇生存的基础。

基因表达的范例

研究人员获得的三维结构向人们展示,不同蛋白通过相互协作实现了高度特异性的mRNA识别。“mRNA水平上的调控就是这样影响基础细胞过程的,我们这项研究是一个范例,”文章的资深作者Michael Sattler说。(延伸阅读:mRNA干扰,基因表达的全新调控机制)

尽管单个调控蛋白与RNA结合的亲和力并不高,但它们能通过彼此协作,特异性地识别RNA。在此基础上,只需要少数调控性RNA结合蛋白,就可以对大量生物学过程产生重要影响。

研究指出,上述原则在高等生物中应该非常基本和普遍。这一过程中的突变和调节异常与多种疾病有关。

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