在過去的數(shù)年里,斯克里普斯研究所的助理教授郭敏(Min Guo)一直在側重研究一種在翻譯過程中起重要作用的古老催化酶家族的復雜行為。
這些復雜的酶是一組為蛋白質(zhì)合成提供構件的基礎分子。這些存在于每個細胞中的稱作氨酰轉移RNA合成酶(tRNA合成酶)的酶類負責選擇正確的氨基酸,并將它們分配給轉移RNAs在核糖體中合成蛋白質(zhì)。作為決定遺傳密碼的一個重要步驟,tRNA合成酶已經(jīng)存在了幾十億年。
然而,這一蛋白質(zhì)制造機器的重要部分卻并沒有停止演變?,F(xiàn)在,在發(fā)表于11月15日《分子細胞》(Molecular Cell)雜志上一項新研究中,郭敏和來自以色列-加拿大醫(yī)學研究所的Ehud Razin領導一個國際科學家小組證實該酶實際上還在人類的另一個基礎過程——轉錄中發(fā)揮了重要作用。這一切的發(fā)生只是由于酶上的一個特殊位點發(fā)生了一次化學改變(磷酸化作用),因而觸動了一系列的結構改變,將該酶從翻譯轉換到另一個任務——調(diào)控轉錄。
郭敏說:“回想我們在研究中看到的合成酶的結構改變,它非常像電影中的變形金剛(Transformers)。就像變形金剛從一部車變成機器人,通過改變結構它由一種機器轉變成為了能夠完成完全不同的任務的另一種機器。這是第一次人們能夠從機械角度揭示如何改變這種酶的功能,并確切了解它的運作機制。”
郭敏說這一新發(fā)現(xiàn)對于我們了解包括過敏和癌癥在內(nèi)的免疫反應具有重大的影響。
他指出tRNA合成酶這種不同尋常的轉變最初是在肥大細胞中被發(fā)現(xiàn)。肥大細胞是機體抵御細菌和病毒等病原體的第一防線。為了識別病原體和感染的其他跡象,肥大細胞散布于大部分組織中,但最為重要的是定位在身體與環(huán)境的接觸面例如皮膚和粘膜的肥大細胞。肥大細胞激活是引發(fā)過敏的一個關鍵步驟,過敏時激活的肥大細胞分泌組胺等預先生成的介質(zhì),并合成新介質(zhì)來擴大過敏反應。結果表明肥大細胞調(diào)動了tRNA合成酶參與轉錄調(diào)控,并在數(shù)分鐘內(nèi)推動整個信號級聯(lián)反應。
郭敏說:“新研究顯示了一個管家機器(housekeeping machine)如何為一種調(diào)控反應發(fā)生改變的機制。一些東西到現(xiàn)在才得到注意。”
最近的研究還表明新研究中這種轉變的合成酶還促進了乳腺癌細胞的轉移。
郭敏說:“通過設計一種方法阻止這一合成酶轉變,有可能能夠限制轉移。但你必須要在設計某些東西改變它之前先了解機制。新研究為我們提供了一個基本框架,顯示了這一轉變是如何運作的。”
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