研究解開核毛孔複雜如何運輸 mRNAs 在這個中堅力量外面

守衛在細胞核和其主要房間之間,稱細胞質,千位巨獸稱核毛孔複雜的蛋白質結構或者 NPCs。 NPCs 是像正確地緊密地守衛細胞核的愛說大話的人,什麼出出進進。 每個結構在我們的身體包含大約 1,000 個蛋白質分子,做 NPCs 一些最大的蛋白質複雜。 其中一臺 NPCs 的最值得注意的客戶機是叫作通訊員的分子選件類 RNAs 或者 mRNAs。 這些是運載從這個中堅力量的基因指令到細胞質,他們然後被轉換成蛋白質的通訊員。

但是 NPC 如何運輸 mRNAs 在這個中堅力量外面仍然是奧秘。

「mRNAs 是通過 NPCs 運載的其中一最大的貨物,并且全部的進程在一小部分發生一秒鐘」,霍華德・休斯醫療學院系學者說 André Hoelz,在加利福尼亞理工學院的化學教授 (HMRI),遺產醫學研究學院調查員 (HHMI)和。 「這如何運作是其中一個在生物的最巨大的未解決的問題」。

NPCs 與幾個疾病相關。 對蛋白質的變化在複雜內與運動神經元疾病被鏈接了例如筋萎縮性側部硬化症 (ALS),并且有亨廷頓疾病的人們知道有在他們的 NPCs 的功能的缺陷。

本質通信、 Hoelz 和他的組的 6月 13日問題的一個新的研究中--帶領丹尼爾林 (PhD 『17),一名前研究生在現在加利福尼亞理工學院在生物醫學的研究 Whitehead 學院在 MIT 和薩拉 Cai,加利福尼亞理工學院的一個本科生--報告第一基本縮放比例查找在人 NPCs 特定組件負責對丟棄 mRNAs 在細胞質。 對於通過 NPC 將被運輸的 mRNA,必須用一個核導出系數,小的蛋白質的類型標記它。 該標籤是像允許這个 mRNA 輸入 NPC 的中央運輸通道的票。 一旦這个 mRNA 到達這個細胞質端,它必須投降這張票--否則,這个 mRNA 可能移動回到它輸入的這個中堅力量,并且蛋白質不會獲得做。

通過介入 X-射線結晶學、生化、酵素學和其他方法的一系列的實驗,研究員能顯示非標記 mRNA 分子的此進程如何在人類細胞第一次運作。

「它是,好像我們有快照前面,并且我們現在有一部電影正確地顯示我們什麼發生在這個分子縮放比例,當 mRNAs 在細胞的細胞質時被丟棄」,說林。

小組的新的發現通過得到一些的一系列的晶體結構使成為可能關鍵字人力 NPC 的蛋白質成分。 那些要素之一稱 Gle1。 此蛋白質三維結構在酵母以前得到了,但是如此執行其人力變形的保持挑戰。 通過學習酵母 Gle1 生物化學的屬性,研究員能推測,稱 Nup42,要求另一蛋白質穩定 Gle1。 認識此,這個小組能第一次,然後淨化從細胞的人力 Gle1 以高數量,使用加利福尼亞理工學院的分子觀測所 beamline 在斯坦福同步輻射光源,得到其晶體結構。

「與數十億幾年在酵母和人之間的演變,有依然是同樣我們的生物機械的方面」,仍然說林。

以這個能力淨化人力 Gle1,研究員開始學習變化如何影響其結構。 他們查看已知的 Gle1 的幾個特定變化與運動神經元疾病叫的致死的攣縮先天綜合症狀 1 (LCCS1) 相關并且發現蛋白質的變化的版本不是作為穩定。

「Gle1 對生活是重要適當地發揮作用」, Hoelz 說, 「那麼造成它是較不穩定的引起問題的所有變化」。

研究員然後查看 Gle1 區域結構對稱 DDX19 的蛋白質--哪些對非標記 mRNA 分子負責,在他們穿過 NPC 後。 要求 Gle1 激活 DDX19,和--直到現在--認為一個小的分子叫肌醇 hexaphosphate (IP6) 操作像在 Gle1 和 DDX19 之間的一個界限,允許啟動發生。

「我們發現 IP6 在人未需要,并且那是驚奇,因為在酵母需要,并且 IP6 依賴性以前應該在所有種類間發生」, Cai 說。 「當有在酵母和人力蛋白質之間時的那些相似性,也有關鍵的區別」。

什麼是更多,在確切基本級的詳細資料的新的研究顯示非標記這个 mRNA 如何運作。 這種結構信息在治療藥物設計能在將來用於幫助運動神經元疾病的。

Hoelz 說林和 Cai 確實超出了此研究的期望。 「他們要發現新的事,并且他們連同超出了此項目」,他說。 「他們做它發生。 這是加利福尼亞理工學院時候」。

來源: http://www.caltech.edu/