Nature:新研究揭示RNA控制着多样性引发逆转录因子的逆转录 |
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来源:100医药网 2025-01-29 11:55
RNP相互作用和主动构象Ghosh实验室发现这种RNA包裹bRT并位于桶形Avd上方,形成一种紧密的核糖核蛋白(RNP)。这种核糖核蛋白中丰富的基本相互作用精确地将RNA同源双链定位在bRT活性位点,从北极永久冻土到黄石公园的温泉和人类肠道,全球微生物的基因组中都发现了多样性引发逆转录因子(diversity-generating retroelement, DGR)。DGR能够以天然基因编辑的形式将RNA逆转录回DNA。这一过程加速了蛋白的进化,以帮助微生物适应不断变化的环境。DGR在生态多样性微生物中产生大量蛋白序列变异(高达1030)。
最近的一项调查发现,来自1500多个细菌和古生菌属的约31000个DGR,构成了90多种环境类型。DGR在人类肠道微生物组和纳米大小微生物中特别丰富,其中纳米级微生物似乎构成了大多数微生物生命,尽管基因组减少,但仍能维持DGR。DGR也与多细胞生物的出现有关。
在一项新的研究中,加州大学圣地亚哥分校的Partho Ghosh实验室利用低温电镜,通过可视化相关蛋白和RNA,找出了这种加速进化的第一步。相关研究结果于2025年1月8日在线发表在Nature期刊上,论文标题为 RNA control of reverse transcription in a diversity-generating retroelement 。他们发现,RNA特别控制着加速进化,形成了在正确的地方启动、维持和停止这一过程的结构。
在编码蛋白的RNA模板的逆转录过程中发生变异,与腺苷的错误掺入相结合。在原型博德特氏菌噬菌体DGR中,RNA模板必须被上游和下游RNA片段包围,以便由DGR逆转录酶bRT和相关蛋白Avd的复合物进行互补DNA合成。RNA模板周围的上游和下游RNA片段的功能尚不清楚。
RNP相互作用和主动构象
Ghosh实验室发现这种RNA包裹bRT并位于桶形Avd上方,形成一种紧密的核糖核蛋白(RNP)。这种核糖核蛋白中丰富的基本相互作用精确地将RNA同源双链定位在bRT活性位点,以启动逆转录。这些研究结果解释了RNA模板周围的上游和下游RNA片段如何启动互补DNA合成,促进持续合成能力,终止聚合,并通过可能在属于亲缘关系较远的分类群的DGR中保守的机制将突变严格限制在特定蛋白上。
在许多微生物的DGR中鉴定出的这些RNA结构限制了适应所需的蛋白的加速进化,同时保护其他重要蛋白免受伤害。这项研究加深了科学家们对DGR进化起源的理解,并可能适用于未来的基因编辑技术。( 100yiyao.com)
参考资料:
Sumit Handa et al. . Nature, 2025, doi:10.1038/s41586-024-08405-w.
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