Nature揭示干細胞身份維持機制
日期：2014-08-04 08:59:50
每隔一段時間，我們就不得不將廚房柜臺上的一疊紙片重新分類排序。過期的優惠券和一打的外賣菜單散布在汽車保險或電費賬單一類的重要單據中。因此，簡單地一次性把所有的東西扔進垃圾桶里并不是一個解決方案，你需要瀏覽這些信息確保你不會丟失重要的資料。
在細胞中，蛋白質同樣要瀏覽信息將需要保存的與需要丟棄的東西區分開來。然而在這里，這一過程起著更加重要的作用。不僅是一團雜物，標記為要清理的信息分子可以顯著地改變細胞的命運。事實上，干細胞就利用了這樣一種機制來維持它們的身份。那么一種蛋白質是如何檢測到兩個看似相似的信息分子之間的差別的？
今天，由霍華德休斯醫學研究所研究員Leemor Joshua-Tor領導的冷泉港實驗室(CSHL)的一個科學家小組，描述了Dis3l2蛋白是如何利用大量的識別位點來捕獲標記要處理的信息分子的。
Dis3l2是一種幫助維持干細胞特性的分子機器。它是阻止干細胞轉變為其他細胞類型的一條精妙信號通路的執行者。這一蛋白質是通過在細胞中發揮信息分子垃圾處理器功能，在它們不再編碼有用的信息時切割它們來做到這一點的。但Dis3l2具有高度特異。它只降解會改變干細胞命運的信息分子，清除可能會帶來災難性后果的錯誤信息。
因此，Dis3l2只靶向由稱之為“poly-U”鏈的分子標志標記的一些特異信息分子。這種酶忽略了細胞中絕大多數的信息分子——那些編碼蛋白質的信息分子和其他一些重要的信息分子。這些分子的尾部是用另一種叫做“poly-A”尾的鏈來進行修飾。
冷泉港實驗室的科學家們著手了解了，Dis3l2能夠讀取和區別這兩種鏈的機制。在發表于今天《自然》（Nature）雜志上的一篇論文中，他們利用X射線晶體學觀察了當結合poly-U鏈時Dis3l2的結構。“我們看到這種酶看起來很像漏斗，上寬下窄。poly-U鏈將自身插入到漏斗的深處，這一龐大的信息分子余下的部分仍然在頂部的寬口中，”Joshua-Tor說。
那Dis3l2酶是如何“讀取”poly-U鏈的呢？論文的主要作者Christopher Faehnle博士和Jack Walleshauser發現，漏斗的內部包含有十多個觸點可與poly-U鏈特異性地相互作用。Faehnle 說：“所有這些觸點構成了一張粘性網，將poly-U序列深陷于酶內部。而其他的鏈不發生這種相互作用，它們可以滑出來。這幫助了我們了解一種酶可以區分細胞中兩種序列的機制。”
更重要的是，這項工作提供了有關干細胞維持其身份機制的一些見解。Joshua-Tor 說：“這一信號通路中任何一步錯誤調控都可導致一些發育障礙和癌癥。現在我們更好地認識了終點步驟，這是一個關鍵的控制點。”
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