《科學(xué)》：1+1>2的基因突變

日期：2014-07-25 09:20:57

一項最新研究表明，雖然核糖體中一個分子的突變不會導(dǎo)致細(xì)胞死亡，但是令人驚訝的是，如果同時存在第二個突變，那么這兩個突變加倍作用，就會導(dǎo)致細(xì)胞死亡。這一研究結(jié)果將能幫助科學(xué)家們了解，個體遺傳組成如何發(fā)揮作用，影響某個特殊的突變是引發(fā)疾病，還是跳過疾病，隱忍下來。

這一研究成果公布在Science雜志上。

地球上所有的生物都依賴核糖體來合成蛋白質(zhì)，對于這個龐大復(fù)雜的分子機器來說，在機體內(nèi)要經(jīng)過高度復(fù)雜和動態(tài)的組裝過程才能形成，而且這種組裝-拆卸-再組裝的過程也是生物機體所必需的。

在這篇文章中，研究人員深入探索了與一種基因突變密切相關(guān)的神經(jīng)退行性病變過程，他們針對小鼠展開了研究，解析小鼠中樞刪減系統(tǒng)中神經(jīng)細(xì)胞死亡的過程。

研究人員發(fā)現(xiàn)一種用于重復(fù)回收核糖體的特殊蛋白的缺失，會導(dǎo)致蛋白合成停滯不前，引起小鼠中神經(jīng)細(xì)胞死亡。之后研究人員進一步探討這種缺失的蛋白是否會在另外不同的遺傳背景下引起同樣的問題。但是令他們感到驚訝的是，這種蛋白的缺失只有在一種特定的遺傳背景下才能引起神經(jīng)細(xì)胞死亡，這表明核糖體相關(guān)的突變依賴于對其產(chǎn)生影響的另外一種基因。

經(jīng)過反復(fù)試驗，研究人員最終發(fā)現(xiàn)了這第二個基因，即存在于大腦中的特殊tRNAs中的GTPBP2——tRNAs的作用是幫助DNA翻譯成蛋白。這種tRNA基因的突變會引起核糖體停止在一個特殊的DNA序列上，減慢蛋白合成過程。

研究人員指出，由于這項研究采用的遺傳背景是用于構(gòu)建其他人類疾病模型，因此采用這種小鼠模型的研究人員也要多加注意。

同期Science雜志也發(fā)表了題為“Ribosome rescue and neurodegeneration”的文章，詳細(xì)介紹了這項研究成果。

名稱解釋：

核糖體的再循環(huán)

一旦一個核糖體完成一個RNA信使的翻譯，它就必須通過將大、小亞單元分開來進行再循環(huán)。在古生菌和真核生物中，ABCE1蛋白與“終止釋放因子”相結(jié)合來促進再循環(huán)。此前的研究人員曾對由ABCE1和Pelota（一個mRNA監(jiān)測因子，它是釋放因子的一個旁系同源物）結(jié)合在一起的真核生物核糖體和古生菌核糖體進行了冷電子顯微鏡重建。他們發(fā)現(xiàn)，ABCE1在兩個亞單元之間進行結(jié)合，其FeS區(qū)域?qū)?/span>Pelota置于一種能夠通過標(biāo)準(zhǔn)釋放因子來促進肽釋放的構(gòu)形中。這項工作表明，在將真核生物和古生菌分開的超過十億年的演化過程中，結(jié)構(gòu)和功能上都存在相當(dāng)大程度的保守性。所觀察到的核糖體結(jié)構(gòu)為會將兩個亞單元分解開來的、由ATP驅(qū)動的動力沖擊作用提供了一個模型。