《電子技術(shù)應(yīng)用》
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冷凍電鏡技術(shù)揭開(kāi)重要蛋白原子結(jié)構(gòu)

2017-11-03

  據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道,英國(guó)科學(xué)家利用2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)重要成果——冷凍電鏡技術(shù),攻克了與基因表達(dá)有關(guān)的一種重要蛋白的結(jié)構(gòu)難題。發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上的相關(guān)論文稱(chēng),蛋白結(jié)構(gòu)顯示,流感病毒可與該蛋白中特定位點(diǎn)結(jié)合,摧毀細(xì)胞的基因表達(dá)能力,為深入研究流感、癌癥等疾病打開(kāi)了一扇大門(mén)。

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  這種重要蛋白名叫剪切與多聚腺苷酸化特異因子(CPF),是一種由多個(gè)亞單位組成的復(fù)合酶?;虮磉_(dá)是將DNA編碼的指令轉(zhuǎn)換成蛋白質(zhì)的過(guò)程,由許多重要步驟參與完成,包括酶復(fù)制基因并生成信使RNA,信使RNA從細(xì)胞核移動(dòng)到細(xì)胞質(zhì),細(xì)胞質(zhì)里的細(xì)胞器根據(jù)信使RNA的指令組裝蛋白等。而CPF酶是基因表達(dá)必不可少的參與者,它會(huì)形成長(zhǎng)鏈腺苷分子,為每個(gè)信使RNA末端加一條“聚腺苷尾巴”。這條尾巴的長(zhǎng)短與信使RNA如何運(yùn)出細(xì)胞核、在細(xì)胞內(nèi)何時(shí)出現(xiàn)、轉(zhuǎn)錄成蛋白質(zhì)的頻次等都有重要關(guān)聯(lián)。

  數(shù)十年來(lái),認(rèn)識(shí)健康細(xì)胞內(nèi)CPF的結(jié)構(gòu)和功能,以及如何其折疊組裝,成為基因表達(dá)領(lǐng)域面臨的中心難題,科學(xué)家們對(duì)這一基礎(chǔ)性蛋白束手無(wú)策。直到冷凍電鏡技術(shù)的出現(xiàn),這一革命化工具賦予了科學(xué)家們揭開(kāi)大型復(fù)合蛋白天然結(jié)構(gòu)之謎的“超能力”。

  英國(guó)醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家拉瑞·帕斯莫爾帶領(lǐng)其同事,利用冷凍電鏡技術(shù),成功建立起CPF蛋白的原子結(jié)構(gòu)模型,首次揭開(kāi)這一重要蛋白的三個(gè)亞結(jié)構(gòu)單位。他們還識(shí)別出CPF蛋白上的一個(gè)特定位點(diǎn),病毒蛋白能優(yōu)先占據(jù)這一位點(diǎn),讓CPF蛋白不能與信使RNA結(jié)合,從而阻斷細(xì)胞內(nèi)的基因表達(dá)過(guò)程。

  帕斯莫爾表示,CPF蛋白的原子結(jié)構(gòu)模型,除了能幫助他們研究這一重要蛋白在健康細(xì)胞中的作用機(jī)理,還為病毒感染、癌癥等疾病研究打開(kāi)了新的大門(mén),通過(guò)研究這條“聚腺苷尾巴”,能找到新的病因和療法。

  科學(xué)圈有一種流行的看法,覺(jué)得技術(shù)開(kāi)發(fā)不如科學(xué)研究高檔。實(shí)際上,科學(xué)和技術(shù)本沒(méi)有那么界限分明,好的科學(xué)或技術(shù)本質(zhì)都是創(chuàng)新。冷凍電鏡技術(shù)一出現(xiàn),很多曾經(jīng)神秘的微生物真相,都會(huì)大白于天下,怪不得它能毫無(wú)爭(zhēng)議地拿到諾獎(jiǎng)。發(fā)明者的一小步,人類(lèi)的一大步。愿此類(lèi)為科學(xué)家鋪路搭橋的法寶級(jí)發(fā)明再多一些。


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