中国基因网

中国基因网您的位置：首页 >医学 >

生物学家发现了蛋白质生物合成机制的一个新方面

2019-02-01 09:20:01 • 来源：

我们在DNA中编码的遗传信息的很大一部分在活细胞中表达为蛋白质。为了合成蛋白质，需要将该信息从核苷酸序列转换为氨基酸的语言。解码的过程称为翻译，它涉及不同的核酸分子，信使RNA(mRNA) - 信息的“临时载体”，它是一个特定基因的拷贝。特殊的分子机器 - 核糖体 - 沿mRNA移动并读取核苷酸三联体。每个三联体编码特定的氨基酸。mRNA核苷酸简单地彼此跟随是具有挑战性的，并且核糖体必须确定开始阅读的地方。如果错误地选择要解码的第一个三联体，则核糖体开始合成错误的蛋白质，这对蛋白质是无用的或甚至是有毒的。

生物学家发现了蛋白质生物合成机制的一个新方面

扫描和滑动

“为了解决这个问题，有一种特殊的机制 - 核糖体扫描，”该研究的共同作者Ilya Terenin说。“首先，预先加载特殊蛋白质的小核糖体亚基结合mRNA的末端(可以被认为是DNA中记录的”复印物“：它就像是蛋白质分子组装的指南)。核糖体开始沿着扫描核苷酸的mRNA移动，就像在传送带上一样。最常见的起点是AUG(“尿嘧啶 - 腺嘌呤 - 鸟嘌呤”)三联体。当核糖体找到一个时，它会停止扫描并开始蛋白质组装。据认为，AUG识别是该过程的最后一点，从而导致从这个特定位置开始蛋白质合成，但现在似乎并非总是如此。“

当小亚基遇到AUG密码子时，它可能开始组装蛋白质分子(启动翻译)，或者可能不会。这取决于目前可用的辅助蛋白质组。这些特殊蛋白质被称为真核起始因子(eIFs)。例如，eIF2是真核生物(含有细胞核的生物体，包括人类)的最重要因子之一。eIF2带来了任何蛋白质的第一个“构建块” - 氨基酸蛋氨酸。在启动过程结束时，大核糖体亚基与小核糖体亚基结合。当所有组分在细胞中的量足够时，发生鸟苷三磷酸(GTP)分子的水解(分解)，其作为大核糖体亚基结合的信号并随后开始翻译。GTP分子与翻译因子eIF2结合，但eIF2本身不能水解GTP - 现在是时候让另一种辅助蛋白eIF5起步。eIF5的可用性决定了GTP是否水解。

“事实证明，如果没有发生这种水解，那么这个小亚基就会忽略公认的AUG密码子而滑倒，好像什么都没发生过一样。我们把这个新发现的现象称为”滑动“，”谢尔盖·德米特里耶夫总结道。

家庭滑动

以上可以通过以下类比来解释。核糖体的小亚基可以被看作是一个烦躁的妹妹，她早上醒来并想要玩她的Meccano套装 - 从“构建基块”，氨基酸合成蛋白质。

大型亚单位是她的姐姐，她知道游戏的规则，与年轻人相比，能够阅读组装美丽和复杂分子的指南，但她不想在前一晚派对之后早起。但她意识到，如果不和她玩耍，妹妹会哭，并回忆起昨天她答应加入游戏，所以她合理地设置了多个警报(AUG密码子)。

然而，像所有设置多个警报的人一样，她在第一次响铃后很少起床，因此忽略了第一个AUG信号。为了让她起床，需要在早餐时煮她最喜欢的煎饼(水解GTP)，这样他们的气味就会从舒适的毯子下吸引困倦的人。爸爸(eIF2)通常早起，他甚至已经买了面粉(绑定GTP)，但他唯一的烹饪经验是煮鸡蛋。但是妈妈(eIF5)知道如何煮煎饼，因此整个计划的成功取决于她。

因此，滑动忽略了警报。但是当所有必要的因素都存在时，一个姐姐会和她的妹妹一起醒来，吃东西并去玩(合成蛋白质)。

识别或不识别：这是问题。

发现滑动挑战长期以来的假设，即选择翻译起点的过程在识别AUG密码子时结束。事实证明，这里的决定性事件不是AUG的认可，而是GTP的水解。

有趣的是，大约一半人类mRNA的起始密码子不是分子末端的第一个AUG，但它可能是第二个，第三个甚至更远的。到目前为止，对此的唯一解释是一种称为“渗漏扫描”的现象 - 当核糖体“经过”第一个AUG密码子而不是识别它时的过程。然而，泄漏扫描要求第一个AUG特别是核苷酸背景，并且情况并非总是如此。科学家们已经证明了另一种可能的解释：对这些“早产”AUG的认识仍在继续，但在此之后，由于滑动，核糖体仍然能够恢复运动并达到正确的起始密码子。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。

推荐内容