首次详细描绘了细胞中的关键分子机器

夏普山-2020年2月6日-哥伦比亚大学UNC大学医学院和洛克菲勒大学的科学家揭示了细胞中最基本，最重要的分子机器之一的内部工作原理。

研究人员在《科学》杂志上发表的一项研究中，使用了生化实验和低温电子显微镜(cryo-EM)来确定称为组蛋白mRNA三素(3')末端加工机的分子的复杂组装体的原子结构。 。该机器在细胞基因组的正常活动和复制中起着基本作用，当机器出现缺陷时，它可能导致人类疾病，包括癌症。

组蛋白存在于所有动植物中，它们形成“串珠”结构，其中染色体中的DNA包裹在组蛋白珠周围。组蛋白可确保有效包装DNA，并帮助调节哪些基因“打开”和哪些基因“关闭”，这是所有细胞正常运行所必需的过程。

组蛋白mRNA 3'末端加工机器负责在正确的位置切割从组蛋白基因复制并编码相应组蛋白的mRNA转录本。该机器在细胞产生组蛋白中起着至关重要的作用，每当细胞分裂并必须复制其DNA时，组蛋白就会大量发生。该结构显示了该机器仅在结合组蛋白mRNA后才被激活，从而阻止了其他RNA的裂解。

“这一结构为细胞的关键过程提供了第一个原子洞察力，并很好地解释了有关该机制的大量当前知识，”资深作者梁彤博士，生物科学系教授小威廉·R·凯南说。在哥伦比亚大学。“该结构一直是本领域科学家们期待已久的，并且该设备优雅的酒瓶形状是意想不到的好处。该结构还提供了对其他RNA 3'末端加工设备的宝贵见解，因为它们与组蛋白共享关键成分机械。”

Tong的最新研究表明规范机器处于非活动状态。因此，现在，科学家可以一窥机器的启动方式。

Tong补充说：“这种结构是新的冷冻电磁技术强大功能的又一例证。”

该复合物结构的解决方案是分子生物学的一个里程碑式的成就，是许多实验室和分子生物学家近40年研究的结晶。

研究合著者威廉·马兹鲁夫(William Marzluff)博士，肯南大学生物化学与生物物理学杰出教授说：“我从1974年在佛罗里达州立大学担任助理教授时就开始研究组蛋白mRNA及其调控方式。” UNC教堂山医学院和生物与基因组科学综合计划。“这无疑是迄今为止我们在这一调查领域中做出的最重要的贡献。”

“很长一段时间以来，我们一直在研究这种分子机器的不同部件，但现在第一次我们知道所有部件如何组装在一起，如何协同工作，”生物化学与生物物理系教授Zbigniew Dominski博士说。 UNC医学院，他领导了该机器许多组件的发现。“这就像有人打开了一辆旧车的引擎盖一样，使您最终可以看到整个引擎的外观和工作原理，突然了解到意外的机械和功能细节。”

Dominski是与洛克菲勒大学洛克菲勒大学教授兼分子电子显微镜实验室负责人Thomas Walz共同撰写的研究报告。

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