穀研試劑-《Cell》發表創新性蛋白質研究技術

《Cell》發表創新性蛋白質研究技術

就像一台小型的、運轉良好的機器，酶是由多個(ge) 相互連鎖的分子元件構成的一類蛋白質，在每個(ge) 細胞中執行著各種各樣的任務。然而，這些元件是如何協同作用來完成任務的?這一問題困擾著科學家們(men) 。現在，一個(ge) 研究人員小組發現了一種繪製酶潛在分子機器圖譜的新方法，根據它揭示的模式，研究人員能夠預測一種酶的行為(wei) 方式，以及當這一過程遭受破壞時會(hui) 發生的事件。

在8月8日的《細胞》(Cell)雜誌上，由Gladstone研究所和加州大學舊金山分校研究員Nevan Krogan博士，德州A&M大學的Craig Kaplan博士和加州大學舊金山分校教授Christine Guthrie領導的一個(ge) 科學家小組，描述了一種稱作為(wei) pE-MAP(point mutant E-MAP)的新技術，借助於(yu) 它研究人員能夠找到並繪製出一種酶內(nei) 許多移動部件彼此之間成千上萬(wan) 的相互作用。

研究人員將焦點放在了*的RNA聚合酶II (RNAPII)上，並利用了單細胞釀酒酵母(S. cerevisiae)作為(wei) 模型。研究人員以往曾繪製出RNAPII的物理結構，然而卻不清楚酶內(nei) 的各部分是如何與(yu) 細胞內(nei) 其他蛋白質一同發揮作用，完成重要功能的。

Kaplan博士說：“科學家們(men) 知道RNAPII的物理結構，但這一大型酶具有許多不同的區域，每個(ge) 區域執行著不同的功能。我們(men) 想將這些區域和功能之間的點連接起來。”

研究小組采用了一種遺傳(chuan) 學方法，生成了53個(ge) RNAPII“突變體(ti) ”，每個(ge) 都改變了RNAPII的一個(ge) 特定元件。他們(men) 想測試出每個(ge) 突變對應的特定功能。通過這種方式，他們(men) 就能夠將酶的特定區域與(yu) 一種特異功能起來。

但是這樣做，他們(men) 不得不將每個(ge) 突變體(ti) 與(yu) 細胞內(nei) RNAPII相關(guan) 的數千功能進行比較，這是采用傳(chuan) 統方法無法完成的一個(ge) 巨大的任務。因此，研究小組開發了這種pE-MAP方法。

Krogan 博士說：“並非是將單個(ge) 點突變與(yu) 一個(ge) 或兩(liang) 個(ge) 不同的突變體(ti) 進行交叉比較，pE-MAP使得我們(men) 能夠交叉比較單個(ge) 點突變與(yu) 超過000個(ge) 突變體(ti) 。這為(wei) 我們(men) 提供了每個(ge) 突變體(ti) 000個(ge) 數據點，隨後我們(men) 利用這些數據點構建出了高分辨率的圖譜。”

論文的主要作者、Krogan 實驗室研究生Hannes Braberg 說：“直到現在，要獲得類似的信息*的方法就是，滅活或‘敲除’酶內(nei) 的特定基因，觀察其影響。而RNAPII是如此的至關(guan) 重要，哪怕滅活一個(ge) 基因往往也會(hui) 殺死細胞。因此沒有敲除這些基因，我們(men) 轉而讓它們(men) 發生了突變。”

研究人員隨後將新生成的圖譜，與(yu) 每個(ge) RNAPII突變體(ti) 如何能夠將DNA轉錄為(wei) RNA這一RNAPIIzui重要的功能關(guan) 聯起來。研究小組發現，一些 RNAPII突變體(ti) 的轉錄速度慢於(yu) 其他的突變體(ti) ，而另一些則更快。進一步的分析揭示，慢轉錄者彼此之間有一些重要的相似之處，快轉錄者也是如此。這種模式使得研究人員能夠預測每個(ge) 突變體(ti) 的轉錄速度。

隨後，研究小組還發現了與(yu) 轉錄相關(guan) 另一種現象，其涉及到剪接過程。將剩餘(yu) 的片段連接在一起的過程。從(cong) 前，科學家們(men) 推測，轉錄速度與(yu) 剪接相關(guan) ——快轉錄者是不太的剪接者，反之亦然。但是沒人能夠看到它的行為(wei) 。因此Guthrie博士利用pE-MAP方法生成的圖譜，實時觀察了轉錄速度對於(yu) 剪接度的不同影響。

Guthrie 說：“當轉錄速度減慢之時，剪接更有效率。我們(men) 看到了快轉錄者的反向效應——這一以來預測存在，卻從(cong) 未觀察到得到現象。這再度證明了pE-MAP方法的效力。”

研究人員稱，這種方法還可以用於(yu) 研究其他的酶。並且研究人員還可以將了解到的知識應用於(yu) 了解像RNAPII這樣的蛋白質發生突變導致特定的疾病狀態的機製，並zui終可能賦予我們(men) 糾正這些疾病的能力。