我國科學(xué)家利用結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和交聯(lián)質(zhì)譜 完善冷凍電鏡的綜合表征
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)和北京大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在Cell Research發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，利用結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和交聯(lián)質(zhì)譜獲得RNAm6A甲基轉(zhuǎn)移復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型，搭建了冷凍電鏡中的“缺失”結(jié)構(gòu)。
RNA是體現(xiàn)細(xì)胞生命活動(dòng)的重要載體，通過轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的方式對(duì)遺傳信息進(jìn)行解碼和重編碼，并參與到細(xì)胞的生長代謝中。RNA上有超過150種修飾，6-甲基腺嘌呤(m6A)是高等生物mRNA中含量最多的甲基化修飾形式之一，在RNA的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，影響了胚胎發(fā)布、神經(jīng)元刁姐和腫瘤發(fā)生等眾多生物學(xué)過程。
mRNA的m6A修飾由m6A甲基化轉(zhuǎn)移酶復(fù)合體(MTC)催化產(chǎn)生，該復(fù)合體包含核心催化蛋白METTL3和METTL14，以及多個(gè)調(diào)節(jié)蛋白，包括WTAP、VIRMA、HAKAI、ZC3H13和RBM15等。對(duì)于這一復(fù)合體的結(jié)構(gòu)解析，有助于解釋甲基化修飾的序列選擇性、位點(diǎn)特異性，以及“讀寫”的時(shí)空動(dòng)態(tài)性。
RNA結(jié)構(gòu)研究常用的冷凍電鏡技術(shù)觀察到的主要是WTAP和VIRMA這兩個(gè)輔助蛋白，難以觀察METTL3和METTL14核心催化酶。為解決這一問題，研究人員發(fā)展整合結(jié)構(gòu)生物學(xué)方法，將交聯(lián)質(zhì)譜和AI結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等多種研究手段和冷凍電鏡聯(lián)合。
對(duì)蛋白復(fù)合體進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)，再用高分辨質(zhì)譜，就能得到相鄰氨基酸之間的距離信息。在此基礎(chǔ)上通過對(duì)接，可以獲得m6A甲基轉(zhuǎn)移酶中各個(gè)亞基及結(jié)構(gòu)單元的大致空間關(guān)系。同時(shí)研究團(tuán)隊(duì)利用AlphaFold2及Colabfold，得到復(fù)合體中蛋白間的各種可能互作方式，將實(shí)驗(yàn)與AI預(yù)測(cè)互相比對(duì)、迭代和優(yōu)化，最后就得到了RNAm6A甲基轉(zhuǎn)移復(fù)合體的結(jié)構(gòu)模型。
這一模型可以對(duì)冷凍電鏡中的電子密度給出更好的歸屬和解釋，而核心結(jié)構(gòu)酶的催化中心緊挨著VIRMA的一側(cè)，為后者介導(dǎo)的甲基化修飾的特異性提供了一種解釋。
m6A的失調(diào)與腫瘤等多種疾病有關(guān)，該研究是RNA m6A甲基酶復(fù)合物作用機(jī)制研究新的突破，將為腫瘤等疾病的防治提供幫助。同時(shí)該研究確立的建模計(jì)算方法也可以用于其他蛋白質(zhì)體系的研究中。
(資料來源：北京大學(xué)新聞網(wǎng))
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