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我国科学家利用结构预测和交联质谱 完善冷冻电镜的综合表征

2022年11月28日 14:09:03来源:化工仪器网作者:宋池点击:3782
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欧美克
  【化工仪器网 项目成果】近日,华中农业大学和北京大学的研究团队在Cell Research发表了一项研究成果,利用结构预测和交联质谱获得RNAm6A甲基转移复合体的结构模型,搭建了冷冻电镜中的“缺失”结构。
 
  RNA是体现细胞生命活动的重要载体,通过转录和转录后调控的方式对遗传信息进行解码和重编码,并参与到细胞的生长代谢中。RNA上有超过150种修饰,6-甲基腺嘌呤(m6A)是高等生物mRNA中含量最多的甲基化修饰形式之一,在RNA的动态调节中发挥重要作用,影响了胚胎发布、神经元刁姐和肿瘤发生等众多生物学过程。
 
  mRNA的m6A修饰由m6A甲基化转移酶复合体(MTC)催化产生,该复合体包含核心催化蛋白METTL3和METTL14,以及多个调节蛋白,包括WTAP、VIRMA、HAKAI、ZC3H13和RBM15等。对于这一复合体的结构解析,有助于解释甲基化修饰的序列选择性、位点特异性,以及“读写”的时空动态性。
 
  RNA结构研究常用的冷冻电镜技术观察到的主要是WTAP和VIRMA这两个辅助蛋白,难以观察METTL3和METTL14核心催化酶。为解决这一问题,研究人员发展整合结构生物学方法,将交联质谱和AI结构预测等多种研究手段和冷冻电镜联合。
 
  对蛋白复合体进行化学交联,再用高分辨质谱,就能得到相邻氨基酸之间的距离信息。在此基础上通过对接,可以获得m6A甲基转移酶中各个亚基及结构单元的大致空间关系。同时研究团队利用AlphaFold2及Colabfold,得到复合体中蛋白间的各种可能互作方式,将实验与AI预测互相比对、迭代和优化,最后就得到了RNAm6A甲基转移复合体的结构模型。
 
  这一模型可以对冷冻电镜中的电子密度给出更好的归属和解释,而核心结构酶的催化中心紧挨着VIRMA的一侧,为后者介导的甲基化修饰的特异性提供了一种解释。
 
  m6A的失调与肿瘤等多种疾病有关,该研究是RNA m6A甲基酶复合物作用机制研究新的突破,将为肿瘤等疾病的防治提供帮助。同时该研究确立的建模计算方法也可以用于其他蛋白质体系的研究中。
 
  (资料来源:北京大学新闻网)

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