如何探索蛋白质翻译的演变 天天资讯

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蛋白质合成中的“翻译”过程涉及在连接到两个不同的转移 RNA (tRNA) 的两个氨基酸之间形成肽键。长期以来，科学家们一直对这些 tRNA 如何在进化上如此靠近核糖体感到困惑。在一项新的研究中，研究人员解释了 tRNA 样成分如何充当与氨基酸结合的“RNA minihelices”之间肽键形成的支架，这些“RNA minihelices”是半 tRNA 样分子。

存储在 DNA 中的遗传信息通过翻译过程被“解码”形成蛋白质。这涉及在与转移 RNA (tRNA) 分子结合的氨基酸之间形成肽键，这些分子在彼此非常接近的位置滑过核糖体，并拉长肽链，随后发生构象变化，形成蛋白质。与小核糖体亚基中的密码子依赖性氨酰-tRNA 识别相反，所讨论的肽键形成以非氨基酸特异性方式发生在大核糖体亚基的肽基转移酶中心 (PTC)。这种非特异性表明大亚基先于小亚基进化，小亚基与 mRNA 和 tRNA 具有更特异性的相互作用。

尽管 PTC 形成的进化过程已被彻底记录，但对核糖体如何发展成功能实体并成为蛋白质合成的重要组成部分知之甚少。长期以来，科学家们一直对 tRNA 需要“支架”的帮助才能产生肽键这一事实感到困惑，这使得它们通过受体臂上的 3"-CCA 序列进行相互作用。那个脚手架是什么，以及它是如何运作的，将会很有趣。

由 Koji Tamura 教授领导的东京科技大学的一个科学家团队决定从生物进化的连续性角度来解开这个谜团。他们的研究于 2022 年 4 月 12 日在线发表在《生命》杂志第 12 卷第 4 期，阐明了蛋白质翻译的进化方面。他们的结果代表了重要的证据来证明关于 PTC 的起源和进化的假设，这改变了我们看待现代核糖体和 tRNA 的方式。

在仔细观察了嗜热栖热菌(一种常用于遗传学研究的细菌)的 70S 核糖体-tRNA 复合物的晶体结构后，这个想法得以实现。此处 tRNA 的肽基 (P-) 和氨酰基 (A-) 位点对齐以使 CCA 末端靠近，就像橄榄球运动员在“Goromaru 姿势”中的食指一样。“有一个特定的实体充当了维持这种接近性的支架，它很可能源于原始 PTC，”Tamura 教授说。由于可能存在进化方面的问题，该团队选择利用原始 tRNA 或“RNA minihelix”进行研究。

他们首先尝试在存在核糖体 RNA 片段的情况下在两个丙氨酸特异性小螺旋之间形成肽键。肽键是使用核糖体片段 P1c2 形成的，作为仅 70 个核苷酸长的 RNA 支架!接下来，他们在 P1c2 (P1c2UGGU) 中添加了一个末端氨基酸片段(序列为 UGGU)。根据质谱结果，这增加了原来的4.2倍的肽键形成能力!两个丙氨酸残基之间的肽键形成得到二聚化 P1c2UGGU 支架的支持。支架的 UGGU 序列与相应的小螺旋的 3"-末端 ACCA 相互作用，使两个氨基酸足够接近以产生肽键。诺贝尔奖获得者 Ada Yonath 博士和她的团队最近表明，

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