Cell颠覆性发现:RNA的自我校读

      蛋白质合成是DNA信息通过信使依次传递的过程,其中任何一步都有可能出错。正因如此,每一步都有专门的酶来进行校读,确保DNA编码的信息能够正确地传递 到蛋白。最近,冷泉港实验室(CSHL)的科学家们揭示了一种全新的质控机制。他们惊讶的发现,校读不再是酶的专利,tRNA本身就有内置的纠错系统。这 项研究发表在近期的Cell杂志上。

tRNA 携带氨基酸到核糖体,使其以正确的顺序组成蛋白质。但在tRNA分子加载氨基酸之前,它必须先被CCA添加酶连上CCA序列,只有这样tRNA才能成为功 能完全的分子。如果tRNA发生突变,CCA添加酶就会加倍工作,给它连上“CCACCA”序列。这种信号意味着tRNA有缺陷,细胞会把这些tRNA快 速降解,防止错误的信息传播出去。

    那么CCA添加酶是如何区分正常和突变tRNA的呢?CSHL的Leemor Joshua-Tor教授领导团队对此进行了研究。“我们使用X射线晶体学技 术对工作中的CCA添加酶进行观察,令人意外的是这个酶根本不能进行分辨,”Joshua-Tor解释道。“实际上,是RNA自己在负责校读。”

    研究人员对细胞中类似tRNA分子的非编码RNA进行研究。他们发现,连有CCA基团的非编码RNA很稳定,丰度也比较高。而连有CCACCA序列的非编码 RNA含量极少,会很快被细胞降解。研究显示,这两种非编码RNA之间只相差了一个简单的突变。那么这种突变是如何影响CCA序列添加的呢?

    研究人员成像了与非编码RNA结合的CCA添加酶,“CCA添加酶通过一种螺旋运动在RNA末端一个个地添加CCA序列,”文章的第一作者 Claus Kuhn博士说。“在正常情况下,这种酶添上最后一个A之后会继续尝试‘弯折’RNA分子,但这种尝试并不成功。”压力增加会使RNA脱离与 酶的结合,结果是RNA只连了 一个CCA序列。

    研究人员发现,当RNA发生突变时它的结构会更加灵活,在添上一个CCA序列之后RNA还能继续弯曲。“于是酶就能添加新一轮‘CCA’序列,然后RNA才脱离与酶的结合,”Joshua-Tor说。

Joshua-Tor指出,这是一个非常特别的校对机制。“在酶的眼里两种RNA并没有什么差异,它只管通过螺旋运动添加CCA,是RNA本身的突变防治发生进一步的错误,”确保蛋白正确合成。