Cell解析重要的轉(zhuǎn)錄復合物
日期：2014-06-06 09:19:59
中介體復合物（Mediator Complex）是細胞中最大也最為復雜的分子機器之一。日前，Scripps研究所（TSRI）的科學家們用電鏡獲得了首個中介體復合物（Mediator）的精確結(jié)構圖，這一成果發(fā)表在六月五日Cell雜志上。
Mediator是所有動植物細胞中的關鍵分子機器，對于絕大多數(shù)基因的轉(zhuǎn)錄有著至關重要的調(diào)控作用。Mediator擁有二十多個蛋白亞基，解析它的結(jié)構是基礎細胞生物學的一大進步。這一成果能夠為許多疾病提供寶貴的線索（從癌癥到遺傳性的發(fā)育疾病）。
“明確這些大分子機器的結(jié)構和作用機制，可以幫助我們理解許多關鍵的細胞過程，”文章的資深作者，TSRI的副教授Francisco J. Asturias說。
復雜的分子機器大約二十年前，諾貝爾獎獲得者斯坦福大學的生物學家Roger Kornberg在首次發(fā)現(xiàn)了Mediator，當時Asturias是他實驗室中的一員。
每個細胞都有自己的基因轉(zhuǎn)錄模式，這種模式受到細胞的嚴格控制。Mediator在基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控中具有不可替代的“橋梁”作用。轉(zhuǎn)錄因子和其他調(diào)控蛋白通過巨大的Mediator，對執(zhí)行轉(zhuǎn)錄的RNA聚合酶II施加影響。
要闡明Mediator的具體作用機制，就需要了解它的精確3D結(jié)構，明確所有亞基的定位和復合物的不同構象。問題是Mediator不僅大，而且高度復雜，靈活性也很強，導致人們很難對其進行高分辨率成像（X射線晶體衍射或核磁共振光譜法）。
1999年，Asturias及其同事曾利用早期的單顆粒電鏡技術，獲得了完整Mediator的粗略結(jié)構，當時這項成果發(fā)表在Science雜志上。然而，在那之后人們一直未能獲得清晰的Mediator結(jié)構圖。
顛覆舊模型在這項新研究中，Asturias等人獲得了高純度的酵母Mediator，并通過電鏡成像得到了迄今為止最為清晰的Mediator 3D模型，分辨率達到約18埃。
隨后研究人員又進行了多種生化分析，例如在逐個去除蛋白亞基的同時觀察電鏡圖像發(fā)生的改變。他們由此確定了酵母Mediator 25個蛋白亞基的精確定位。
這項新研究獲得的結(jié)構圖譜，全面修正了之前的Mediator粗略模型。“定位了所有的蛋白亞基之后，我們發(fā)現(xiàn)頭部模塊應該位于Mediator的頂部而不是底部，”文章的第一作者Kuang-Lei Tsai說。
此外，研究人員還對人類Mediator進行了深入研究。“大體上看，人類和酵母的Mediator總體結(jié)構頗為類似，”Tsai說。最后研究人員在結(jié)構數(shù)據(jù)的基礎上，為人們展示了Mediator調(diào)控轉(zhuǎn)錄時的構象變化。
“我們希望能夠更好的理解，Mediator與其它蛋白進行互作的具體過程，” Asturias說。
