Science：提醒人类核糖体小亚基加工体在核仁中的成熟机制

起源：本站原创 2021-09-13 12:02

在一项新的研讨中，来自美国美国洛克菲勒年夜学的研讨职员开辟出一团体类基因组编纂平台，对内源性的SSU加工体进行双等位基因亲和标志，并树立了从核仁中拆散它的生化法式，以便进行构造研讨。

2021年9月13日讯/BIOON/---核糖体通过将核糖体小亚基对信使RNA的解码与核糖体年夜亚基造成肽键联合在一路，从而在一切细胞中催化卵白质的合成。因为这两个亚基都由核糖体RNA（rRNA）和核糖体卵白构成，这种分子机械的组装遭到严厉的节制。在人类细胞中，200多个核糖体组装因子催化了这两个核糖体亚基的成熟。核糖体组装在核仁中启动，此中核仁是通过多价卵白质-核酸互相作用造成的生物分子凝集物。在这个生物分子凝集物内，造成了第一个稳定的真核生物核糖体小亚基组装中心物---小亚基（SSU）加工体（processome）。在SSU加工体内，70多个卵白质和一种RNA伴侣，即小核仁核酸（snoRNA）U3，协同任务以完成RNA的折叠、修饰、重排和切割，以及RNA外切体对前体rRNA的靶向降解。与人类疾病无关的核糖体卵白和核糖体组装因子的渐变突出了这一进程的根本性子。

在核仁中的人类SSU加工体的构造、功效和成熟方面知之甚少，由于它通过分歧的状态来组装核糖体小亚基。前核糖体颗粒（preribosomal particle）保留在核仁的生物分子凝集物中，在此之前，人们始终无奈对其进行生化和构造表征。为了说明人类SSU加工体的核小体成熟，从核仁中拆散出这些前核糖体颗粒是以是一个症结的阻碍。为此，在一项新的研讨中，来自美国美国洛克菲勒年夜学的研讨职员开辟出一团体类基因组编纂平台，对内源性的SSU加工体进行双等位基因亲和标志，并树立了从核仁中拆散它的生化法式，以便进行构造研讨。相关研讨成果颁发在2021年9月10日的Science期刊上，论文题目为“Nucleolar maturation of the human small subunit processome”。

这些作者在3.6、3.9和2.7埃的分辩率下，别离得到了人类SSU加工体的三种分歧状态（表现为pre-A1、pre-A1*和post-A1）的高温电镜（cryo-EM）构造。这些构造独特提醒了担任核SSU加工体成熟进程的分子机制。简单的调理条理是通过节制核糖体组装的不行逆步调的核糖体组装因子的协同作用来完成的，如RNA外切体的RNA加工、DEAH-box螺旋酶DHX37（中的Dhr1）的RNA解旋和内切酶UTP24的RNA切割。

最早的状态，pre-A1，强调了只有一个年夜的前体rRNA片断的一小部门，即5公众外转录距离区（5"大众 external transcribed spacer, 5公众ETS），若何被SSU加工体辨认。这些作者发生了一个合成的人类核糖体DNA（rDNA）基因座，可能在人类细胞中临盆重组核糖体。通过对这个rDNA基因座进行衍生，他们确定了一个最小的可以在人类细胞中发生成熟的核糖体小亚基的5′ETS。当SSU加工体从pre-A1和pre-A1*状态过渡到post-A1时，发生了RNA外切体相关的核糖核酸外切酶EXOSC10（中的Rrp6）的特同性联合位点。在post-A1状态下，DEAH-box螺旋酶DHX37被招募，其螺旋酶活性必需遭到严厉的调理，以避免前体rRNA过早地从RNA伴侣U3中解开。

人SSU加工体在核仁中成熟的示用意，图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abj5338。

通过联合X射线晶体学和高温电镜，这些作者展现了DHX37最初是自克制的，并通过准确编排的互相作用在SSU加工体上遭到严厉节制，这种互相作用决议告终合点的可用性和核糖体组装因子UTP14激活肽的可及性。在SSU加工体的焦点中，他们确定了一个卵白质网络，该卵白质网络领导在A1位点进行切割，从而发生核糖体小亚基RNA的成熟端。末了，人类SSU加工体在post-A1状态下的构造提供了对人类疾病的进一步相识，显示了哺乳植物特同性核糖体组装因子AROS若何让核糖体卵白eS19坚持稳定，此中卵白eS19在后天性纯红细胞再生阻碍性（Diamond-Blackfan anemia）中产生了最年夜量的渐变。

综上所述，这项研讨引见的三团体类SSU加工体复合物的高温电镜构造提醒了人类SSU加工体的构造可塑性，这使得它具备协调核糖体组装分歧阶段的构象变动的才能。将高温电镜、X射线晶体学和功效数据联合在一路，可作为人类SSU加工体在机制上的懂得框架。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

Sameer Singh et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abj5338.

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