《电子技术应用》

冷冻电镜技术揭开重要蛋白原子结构

2017/11/3 23:13:35

  据物理学家组织网近日报道,英国科学家利用2017年诺贝尔化学奖重要成果——冷冻电镜技术,攻克了与基因表达有关的一种重要蛋白的结构难题。发表在最新一期《科学》杂志上的相关论文称,蛋白结构显示,流感病毒可与该蛋白中特定位点结合,摧毁细胞的基因表达能力,为深入研究流感、癌症等疾病打开了一扇大门。

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  这种重要蛋白名叫剪切与多聚腺苷酸化特异因子(CPF),是一种由多个亚单位组成的复合酶。基因表达是将DNA编码的指令转换成蛋白质的过程,由许多重要步骤参与完成,包括酶复制基因并生成信使RNA,信使RNA从细胞核移动到细胞质,细胞质里的细胞器根据信使RNA的指令组装蛋白等。而CPF酶是基因表达必不可少的参与者,它会形成长链腺苷分子,为每个信使RNA末端加一条“聚腺苷尾巴”。这条尾巴的长短与信使RNA如何运出细胞核、在细胞内何时出现、转录成蛋白质的频次等都有重要关联。

  数十年来,认识健康细胞内CPF的结构和功能,以及如何其折叠组装,成为基因表达领域面临的中心难题,科学家们对这一基础性蛋白束手无策。直到冷冻电镜技术的出现,这一革命化工具赋予了科学家们揭开大型复合蛋白天然结构之谜的“超能力”。

  英国医学研究理事会分子生物学实验室科学家拉瑞·帕斯莫尔带领其同事,利用冷冻电镜技术,成功建立起CPF蛋白的原子结构模型,首次揭开这一重要蛋白的三个亚结构单位。他们还识别出CPF蛋白上的一个特定位点,病毒蛋白能优先占据这一位点,让CPF蛋白不能与信使RNA结合,从而阻断细胞内的基因表达过程。

  帕斯莫尔表示,CPF蛋白的原子结构模型,除了能帮助他们研究这一重要蛋白在健康细胞中的作用机理,还为病毒感染、癌症等疾病研究打开了新的大门,通过研究这条“聚腺苷尾巴”,能找到新的病因和疗法。

  科学圈有一种流行的看法,觉得技术开发不如科学研究高档。实际上,科学和技术本没有那么界限分明,好的科学或技术本质都是创新。冷冻电镜技术一出现,很多曾经神秘的微生物真相,都会大白于天下,怪不得它能毫无争议地拿到诺奖。发明者的一小步,人类的一大步。愿此类为科学家铺路搭桥的法宝级发明再多一些。


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