Forskere afslører strukturen af ​​protein, der er afgørende for genekspression

Teknikken med kryo-elektronmikroskopi - som MRC-forskeren Dr. Richard Henderson vandt en Nobelpris for tidligere på måneden - er nu blevet brugt til at løse strukturen af ​​et proteinkompleks, der er afgørende for genekspression.

I avisen, offentliggjort i Science åbner i nyt vindue, forskerne siger, at strukturen peger på, hvordan den menneskelige influenzavirus er i stand til at forstyrre cellernes genekspressionsmaskineri.

Studiet, ledet af Dr Lori Passmoreåbner i nyt vindue fra MRC Laboratory of Molecular Biology, er den første til at afsløre strukturen af ​​en vigtig del af proteinet, kaldet spaltnings- og polyadenyleringsfaktor (CPF).

CPF er et komplekst enzym, der består af mange underenheder. Kryo-elektronmikroskopi har revolutioneret videnskabsmænds evne til at opdage strukturen af ​​store, fleksible og komplekse proteiner som dette i deres naturlige form.

Dr. Lori Passmore, seniorforfatter på papiret og gruppeleder ved MRC LMB, sagde:"Forstå strukturen og funktionen af ​​intakt CPF, og hvordan det er samlet, har været et centralt spørgsmål inden for genekspression i årtier – det er så fundamentalt et protein, men vi forstår stadig ikke, hvordan det virker. Dette var en stor teknisk udfordring, fordi meget få strukturer er blevet bygget helt fra bunden ved hjælp af cryo-EM-data. Vi var meget spændte på endelig at bygge den første atommodel af strukturen af ​​en del af CPF."

CPF giver genekspression dens hale

Genekspression - at omdanne instruktionerne kodet i DNA til proteiner - kræver en række vigtige trin. Enzymer kopierer genet og producerer en enkeltstrenget version af DNA'et, kaldet messenger RNA (mRNA).

mRNA'et kan rejse ud af cellens kerne, hvor DNA'et er anbragt, til cytoplasmaet, hvor cellulært maskineri bruger mRNA's instruktioner til at samle et protein.

CPF-enzymet er en nødvendig del af denne proces - det tilføjer en lang række adenosinmolekyler, kaldet en 'poly-A hale', til slutningen af ​​hvert nyt mRNA.

Denne hale er vigtig, fordi halens længde angiver den tid, mRNA'et er til stede i cellen, og hvor ofte det omsættes til proteiner. Poly-A halen er også nødvendig for at mRNA'et kan transporteres ud af kernen.

Målrettet af influenza

Virale infektioner, såsom influenza, mål-CPF i cellen og forstyrre genekspression. Forskerne identificerede et sted på CPF, hvor et protein fra virussen kan binde på en måde, der kan blokere CPF i at interagere med mRNA, og derved standse genekspression i cellen til virussens fordel.

Forskerne siger, at denne struktur også vil hjælpe dem til bedre at forstå, hvordan CPF virker, og hvordan defekter i poly-A haletilsætning bidrager til sygdomme - herunder β-thalassæmi, trombofili, og kræft.

Dr. Passmore sagde:"Dette har været et langsigtet projekt i mit laboratorium, og mange mennesker har bidraget til det i løbet af de sidste syv år. Jeg kan stadig huske, at jeg så de første billeder af CPF i 2010. Nu, at have strukturen af ​​CPF vil muliggøre fremtidig forskning i, hvordan dette vigtige protein virker i normale celler, men det åbner også muligheder for at forstå dets rolle i virusinfektioner og sygdomme som kræft."