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科学家发现核糖体和蛋白质制造中的关键过程

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多伦多大学的研究人员表明,一种称为RNA聚合酶(Pol)II的酶可驱动核糖体的构建基团,核糖体是根据遗传密码在细胞中制造所有蛋白质的分子机器。

这项发现揭示了核仁中酶的一种以前未知的功能,核仁是人细胞内部核糖体制造的场所,以前从未见过这种酶。Pol II是三种RNA聚合酶之一,它们共同使细胞能够将遗传信息从DNA转移到RNA,然后再转移到蛋白质。

“我们的研究通过确定Pol II是控制蛋白质合成的核仁组织的主要因素,从而重新定义了三种主要的RNA聚合酶之间的分工,”美国多伦多大学实验室医学和病理生物学教授Karim Mekhail说。 “它也为其他研究人员提供了一种工具,可以在整个基因组中更精确地询问某些核酸结构的功能。”

《自然》杂志今天发表了研究结果。

Mekhail和他的同事发现,Pol II可在核仁内部表达核糖体RNA基因,这是创建核糖体的关键步骤,核糖体是在所有细胞中都能产生蛋白质的必需分子复合物。他们表明,Pol II产生了R环-混合DNA-RNA结构-直接将核糖体RNA基因与分子分裂体(有义基因间非编码RNA(或sincRNA))隔离开来。

这些破坏物是由Pol I在基因之间的基因间非蛋白质编码DNA序列中产生的,在各种条件下它们的活性更高:在环境压力下破坏Pol II,在尤因肉瘤中。

空间基因组组织加拿大研究主席Mekhail表示:“ Pol II阻止了Pol I的出现,并阻止了sincRNAs'沉没'核仁。” “这就是我们在讨论这项工作时统一破坏者的名称和行动的方式。”

Mekhail和他的团队开发了一种新技术,可以在染色体的特定位置测试R环的功能,他们将其称为“红色激光”系统。梅哈伊尔说:“该领域现有的工具将消除整个基因组中的R环,但是我们想测试与给定遗传基因座相关的R环的功能。” “我们能够将旧技术转变为现代激光制导导弹,我们仍在努力进一步改进它。”

两名美国大学生(T)的学生是该研究的共同主要作者,Karan(Josh)Abraham和NeginKhosraviani。Mekhail说他们为这项研究做出了杰出的补充。

亚伯拉罕(Abraham)是医学博士。这名学生是从2014年开始从事该项目的学生。“我继续从事这项工作,观察到核仁中核糖体DNA基因上的Pol II富集,这令人信服,”亚伯拉罕说,他将于明年完成医学培训。“如果证据支持其他模型,则每个科学家都有责任挑战现有模型。”

Khosraviani是一名博士生,于2018年加入实验室,她说团队合作和时间管理至关重要。她说:“没有整个实验室的帮助和奉献,我们就不可能完成这项研究。与本地和国际合作者的协调也至关重要。”

梅哈伊尔(Mekhail)的团队与美国德克萨斯大学和附属医院的同事合作,并与德克萨斯大学圣安东尼奥分校和迈阿密大学的国际合作者进行了研究。

基于这项研究的下一步可能包括探索sincRNA和核仁无序作为各种癌症的生物标记,以及具有这些特征的肿瘤是否对靶向基因间Pol I或II的药物产生反应。

梅哈伊尔说:“ COVID-19灾难性的,但其他疾病并未停止。”梅哈伊尔在大流行期间暂时关闭了他的物理实验室,但仍继续与他的团队合作以分析和发布结果。“例如,癌症仍然猖and并影响着人们的生活。我们必须尽力而为,并期待尽快取得进展。”

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