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Nature:跨越鸿沟的RNA结构信号

科罗拉多大学的研究人员在Nature杂志上发表文章指出,一个以RNA结构为基础的信号,能够跨越不同生命类型数十亿年的进化趋异。这一发现改变了人们对生命(细菌和真核生物)起始蛋白质合成的基础认识。


长期以来,科学家们一直认为细菌和真核生物中的翻译起始信号是相互排斥的,这篇文章的通讯作者Jeffrey Kieft教授说。他的这项研究显示,病毒感染真核细胞时使用的翻译起始结构,也能在细菌中起始蛋白合成。


世界上的生物可以被分成一个三域体系,包括真细菌域、古细菌域和真核生物域。从DNA到RNA再到蛋白质的基因表达中心法则,普遍适用于所有的生物。然而,不同生物域的基因表达存在着根本上的机制差异。


植物、动物和真菌都属于真核生物,真核细胞拥有一个包裹在膜中的细胞核。但细菌等原核生物不具有这种结构。细菌和真核生物用来起始蛋白质合成的标准分子信号是不能兼容的。不过,翻译机器核糖体的核心结构和构象动态其实相当古老而保守。


“我们想知道是否可能绕过生物域的特有机制,找到一个能够通用的信号,”Kieft说。


研究人员在一种感染真核细胞的病毒中,获得了RNA的核糖体内部进入位点(IRES)。研究显示,这种IRES RNA可以在活细菌中起始蛋白质翻译。此外,研究人员还解析了IRES RNA与细菌核糖体结合时的晶体结构,分辨率达到3.8 Å。研究表明,尽管细菌和真核生物的核糖体存在差异,但IRES可以与它们结合并起始翻译过程。


英属哥伦比亚大学的副教授Eric Jan在Nature上以“Molecular biology: Signals across domains of life”为题,阐述了自己对这项研究的见解。“这是一个惊人的发现,首次展示RNA结构所蕴含的良性信号能够在不同的生物域(真核生物和原核生物)促使蛋白合成。”


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