加州大學戴維斯分校和英國劍橋分子生物學MRC實驗室解決了尋找mRNA翻譯起始位點時形成的復合物的結構。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在9月4日的《Science》雜志上，為這一基本過程提供了新的理解。

加州大學戴維斯分校分子和細胞生物學教授、論文的通訊作者Christopher Fraser說：“這種結構改變了我們對人類細胞翻譯起始的了解。”

細胞使用不同的基因亞群來制造執(zhí)行各種功能所需的蛋白質。這就需要控制DNA轉錄為mRNA，然后mRNA被翻譯成蛋白質的過程。

為了研究這一點，加州大學戴維斯分校分子和細胞生物學系的Fraser和博士后研究員Masaaki Sokabe與LMB的Venki Ramakrishnan、Jailson Brito Querido、Sebastian Kratz和Yuliya Gordiyenko合作，可視化了這些復合物的結構。其中，擅長核糖體結構研究的Ramakrishnan曾獲得2009年諾貝爾化學獎。當一個核糖體附著在一段mRNA上并沿著它掃描，直到找到一個起始密碼子時，有十幾種不同的蛋白質（起始因子）參與。許多起始因子在各種癌癥中被發(fā)現(xiàn)是失調的。

然而，由于缺乏對整個復合體結構的了解，這些因子是如何結合在一起并掃描mRNA的，目前還知之甚少。

研究小組使用了一種缺少起始密碼子的mRNA，利用低溫電子顯微鏡在LMB獲得了復合物的結構，包括捕獲的mRNA。低溫電子顯微術使生物學家能夠捕捉到生物分子的三維電影，小到單個原子的規(guī)模。

基于這一結構，研究人員提出了一個模型，說明了mRNA如何進入小核糖體亞單位的一個通道，并提出了mRNA如何穿過核糖體進行掃描的機制——就像一張膠片穿過老式的投影儀一樣。

他們預測，對于大多數(shù)mRNAs，起始密碼子需要離mRNA前端足夠遠才能在掃描過程中被發(fā)現(xiàn)， 這一點Sokabe和Fraser在生化上已經(jīng)證實了。模型的進一步構象由LMB的Mark Skehel通過質譜分析獲得。

Fraser說，加州大學戴維斯分校生物科學學院近開設了自己的低溫電子顯微鏡設備，這將使這種工作在校園內(nèi)成為可能。