研究解开核毛孔复杂如何运输 mRNAs 在这个中坚力量外面

守卫在细胞核和其主要房间之间,称细胞质,千位巨兽称核毛孔复杂的蛋白质结构或者 NPCs。 NPCs 是象正确地紧密地守卫细胞核的爱说大话的人,什么出出进进。 每个结构在我们的身体包含大约 1,000 个蛋白质分子,做 NPCs 一些最大的蛋白质复杂。 其中一台 NPCs 的最值得注意的客户机是叫作通讯员的分子选件类 RNAs 或者 mRNAs。 这些是运载从这个中坚力量的基因指令到细胞质,他们然后被转换成蛋白质的通讯员。

但是 NPC 如何运输 mRNAs 在这个中坚力量外面仍然是奥秘。

“mRNAs 是通过 NPCs 运载的其中一最大的货物,并且全部的进程在一小部分发生一秒钟”,霍华德・休斯医疗学院系学者说 André Hoelz,在加利福尼亚理工学院的化学教授 (HMRI),遗产医学研究学院调查员 (HHMI)和。 “这如何运作是其中一个在生物的最巨大的未解决的问题”。

NPCs 与几个疾病相关。 对蛋白质的变化在复杂内与运动神经元疾病被链接了例如筋萎缩性侧部硬化症 (ALS),并且有亨廷顿疾病的人们知道有在他们的 NPCs 的功能的缺陷。

本质通信、 Hoelz 和他的组的 6月 13日问题的一个新的研究中--带领丹尼尔林 (PhD ‘17),一名前研究生在现在加利福尼亚理工学院在生物医学的研究 Whitehead 学院在 MIT 和萨拉 Cai,加利福尼亚理工学院的一个本科生--报告第一基本缩放比例查找在人 NPCs 特定组件负责对丢弃 mRNAs 在细胞质。 对于通过 NPC 将被运输的 mRNA,必须用一个核导出系数,小的蛋白质的类型标记它。 该标签是象允许这个 mRNA 输入 NPC 的中央运输通道的票。 一旦这个 mRNA 到达这个细胞质端,它必须投降这张票--否则,这个 mRNA 可能移动回到它输入的这个中坚力量,并且蛋白质不会获得做。

通过介入 X-射线结晶学、生化、酵素学和其他方法的一系列的实验,研究员能显示非标记 mRNA 分子的此进程如何在人类细胞第一次运作。

“它是,好象我们有快照前面,并且我们现在有一部电影正确地显示我们什么发生在这个分子缩放比例,当 mRNAs 在电池的细胞质时被丢弃”,说林。

小组的新的发现通过得到一些的一系列的晶体结构使成为可能关键字人力 NPC 的蛋白质成分。 那些要素之一称 Gle1。 此蛋白质三维结构在酵母以前得到了,但是如此执行其人力变形的保持挑战。 通过学习酵母 Gle1 生物化学的属性,研究员能推测,称 Nup42,要求另一蛋白质稳定 Gle1。 认识此,这个小组能第一次,然后净化从电池的人力 Gle1 以高数量,使用加利福尼亚理工学院的分子观测所 beamline 在斯坦福同步辐射光源,得到其晶体结构。

“与数十亿几年在酵母和人之间的演变,有依然是同样我们的生物机械的方面”,仍然说林。

以这个能力净化人力 Gle1,研究员开始学习变化如何影响其结构。 他们查看已知的 Gle1 的几个特定变化与运动神经元疾病叫的致死的挛缩先天综合症状 1 (LCCS1) 相关并且发现蛋白质的变化的版本不是作为稳定。

“Gle1 对生活是重要适当地发挥作用”, Hoelz 说, “那么造成它是较不稳定的引起问题的所有变化”。

研究员然后查看 Gle1 区域结构对称 DDX19 的蛋白质--哪些对非标记 mRNA 分子负责,在他们穿过 NPC 后。 要求 Gle1 激活 DDX19,和--直到现在--认为一个小的分子叫肌醇 hexaphosphate (IP6) 操作象在 Gle1 和 DDX19 之间的一个界限,允许启动发生。

“我们发现 IP6 在人未需要,并且那是惊奇,因为在酵母需要,并且 IP6 依赖性以前应该在所有种类间发生”, Cai 说。 “当有在酵母和人力蛋白质之间时的那些相似性,也有关键的区别”。

什么是更多,在确切基本级的详细资料的新的研究显示非标记这个 mRNA 如何运作。 这种结构信息在治疗药物设计能在将来用于帮助运动神经元疾病的。

Hoelz 说林和 Cai 确实超出了此研究的期望。 “他们要发现新的事,并且他们连同超出了此项目”,他说。 “他们做它发生。 这是加利福尼亚理工学院时候”。

来源: http://www.caltech.edu/