可控制蛋白表达的hairpin小分子

【字体: 时间:2006年12月14日 来源:生物通

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  生物通报道:riboswitch(一些信使RNA内的调控元素)是一种控制蛋白表达的机制,功能好像“按钮”,被按后会阻止目的蛋白的表达。最近,波恩大学生命和医学科学中心研究人员得到一种发卡状RNA分子(hairpin-shaped RNA),可以区分riboswitch的开启和关闭状态。

  

生物通报道:肌体通过各种精巧的机制控制蛋白表达的时间和多少,几年前发现的riboswitch(一些信使RNA内的调控元素)就是其中一种。Riboswitch的功能好像“按钮”,被按后会阻止目的蛋白的表达。如果能够找到一种与病原体Riboswitch相结合的药物,就可以抑制细菌和真菌中重要蛋白的表达,因此说Riboswitch不失为一种潜在的抗生素靶标。


最近,波恩大学生命和医学科学中心研究人员在Riboswitch的研究中又取得了重大突破。由Michael Famulok率领的研究小组得到一种发卡状RNA分子(hairpin-shaped RNA),可以区分riboswitch的开启和关闭状态。


表达目的蛋白,细胞首先产生编码蛋白的DNA和mRNA,然后通过核糖体阅读mRNA合成蛋白。有些蛋白在其含量充足的时候,可以激活一种“开关”抑制自我合成。这是因为mRNA不仅包含编码蛋白的遗传物质,而且包含具有调控功能的元件。蛋白或与蛋白紧密相关的代谢物,与mRNA上的riboswitch结合并改变riboswitch的空间结构,阻止核糖体继续读取编码蛋白的mRNA片段。比如,当焦磷酸硫胺素(thiamine pyrophosphate,TPP)与大肠杆菌的thiM riboswitch结合后,核糖体识别的mRNA片段(TPP的“阅读”起点)被掩盖起来。


Michael Famulok及其同事寻找一种可以区分riboswitch开启和关闭状态的探针。Aptamers(核酸适体)是已知的可以区分蛋白不同状态的小RNA,与抗生素类似,采用特异的空间结构,选择性地绑定靶标蛋白分子。那么,为什么就不能绑定riboswitch呢?从建库开始,经过若干步骤后,产生大量随机的RNA序列。研究人员从中选择两种小hairpin-shaped核酸适体,能够与处于“开启”状态的riboswitch牢固、特异结合。结果显示,两种hairpin结合的区域不同:一种结合在TPP绑定位点,一种结合在负责riboswitch结构转变的区域。当riboswitch向关闭形式转变时,两种hairpin会发生拥挤。


Famulok等希望利用这些核酸适体更好地研究riboswitch的功能,为将来研制全新的阻断细菌thiM riboswitch(比如TPP)的抗菌剂提供参考。(生物通记者 子元)

Author: Michael Famulok, Universit鋞 Bonn (Germany), http://famulok.chemie.uni-bonn.de/members/group.html Title: RNA Ligands That Distinguish Metabolite-Induced Conformations in the TPP Riboswitch Angewandte Chemie International Edition, doi: 10.1002/anie.200603166

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