Cell子刊：是什么造就了剪切子
日期：2013-06-17 09:51:29
細(xì)胞通過(guò)RNA干涉（RNAi）來(lái)調(diào)節(jié)基因的表達(dá)，而Argonaute是這一RNA沉默通路中的核心蛋白元件。在人類(lèi)的四種Argonaute（hAgo1-4）中，只有hAgo2是活躍的RNA剪切子，可以直接剪切攜帶基因組編碼信息的信使RNA，阻止相應(yīng)蛋白的合成。
此前有研究解析了hAgo2的原子結(jié)構(gòu)，揭示了該蛋白的活性位點(diǎn)，這一區(qū)域?qū)τ?/SPAN>hAgo2的剪切活性非常關(guān)鍵。盡管另外三種Argonaute蛋白與hAgo2很相似，但它們都缺乏剪切活性，冷泉港實(shí)驗(yàn)室CSHL的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)此展開(kāi)了研究。
在Leemor Joshua-Tor教授的領(lǐng)導(dǎo)下，研究人員向人們展示了人類(lèi)Argonaute蛋白之間的關(guān)鍵差異，并且在此基礎(chǔ)上活化了原本不能進(jìn)行剪切的蛋白，文章發(fā)表在Cell旗下的Cell Reports雜志上。
研究人員分析了hAgo1與microRNA（let-7）結(jié)合時(shí)的結(jié)構(gòu)，let-7在進(jìn)化中高度保守，存在于多個(gè)種屬中，參與了與人類(lèi)發(fā)育和癌癥有關(guān)的基因表達(dá)調(diào)控。“我們達(dá)到了迄今為止，真核生物Argonaute結(jié)構(gòu)的最高分辨率，可以對(duì)活性位點(diǎn)等重要區(qū)域進(jìn)行更深入的分析，”Joshua-Tor說(shuō)。
研究顯示，不具剪切活性的Argonaute與剪切子hAgo2的結(jié)構(gòu)非常相似。為此，研究人員進(jìn)行了突變分析，以明確造成Argonaute蛋白活性差異的因素。在此基礎(chǔ)上，他們找到了一個(gè)遠(yuǎn)離活性位點(diǎn)的重要區(qū)域，并通過(guò)改變這一區(qū)域使hAgo1轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)剪切子。
此前的研究指出，由4種氨基酸組成的序列是hAgo2活性位點(diǎn)的核心。研究人員發(fā)現(xiàn)，在這一關(guān)鍵序列中，hAgo1與hAgo2存在一個(gè)氨基酸的差異。他們對(duì)hAgo1進(jìn)行改造，使上述序列與hAgo2相同。但改造后的hAgo1仍舊無(wú)法執(zhí)行剪切功能。這說(shuō)明剪切RNA還需要其他的必須因素。
“我們發(fā)現(xiàn)要激活hAgo1的剪切能力 ，還需要一個(gè)突變，”文章的第一作者Chris Faehnle說(shuō)。這一突變位于hAgo1的RNA結(jié)合溝，研究人員將上述兩個(gè)突變結(jié)合，使hAgo1轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)剪切子，只不過(guò)其活性不如hAgo2那么有效。
隨后，研究人員又將hAgo2的N-domain區(qū)域與hAgo1的相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行互換，成功增強(qiáng)了hAgo1的剪切活性。研究顯示，這些措施對(duì)hAgo3也有同樣的效果。
研究人員指出，決定一個(gè)蛋白活性的因素有很多，不只是活性位點(diǎn)。其他區(qū)域的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對(duì)蛋白的總體活性也很重要。“這項(xiàng)研究揭示了Argonaute蛋白在分子水平上的工作機(jī)制，將幫助人們更好的開(kāi)發(fā)小RNA治療。”Joshua-Tor說(shuō)。
