RNA編輯植物蛋白在細菌中生根
在植物的線粒體和葉綠體中,環(huán)形交叉口校正機制僅留下DNA錯誤,但忙于除去RNA轉(zhuǎn)錄物中的相應(yīng)錯誤。這種機制的一部分已經(jīng)從苔蘚(Physcomitrella patens)轉(zhuǎn)移到細菌大腸桿菌(Escherichia coli)中。有趣的是,苔蘚的RNA編輯成分在細菌中運作良好,而不需要像一些研究人員所預(yù)期的那樣需要額外的酶。RNA轉(zhuǎn)錄組件可以很容易地轉(zhuǎn)移,這必然會鼓勵進一步的研究,這可能解釋為什么植物依賴于這種復(fù)雜的校正機制。此外,未來的工作可能會在其他遺傳系統(tǒng)中建立成績單編輯。
目前的嫁接項目由波恩大學的科學家進行。“我們才剛剛開始理解為什么[這種RNA編輯機制]存在以及它如何發(fā)揮作用,”該大學細胞與分子植物學研究所研究員Volker Knoop博士說。例如,目前尚不清楚為什么植物會依賴RNA校正系統(tǒng),這可能涉及500個或更多不同的RNA校對者。
在目前的工作之前,大多數(shù)研究人員認為RNA編輯通常分為兩個步驟:編輯,即所謂的五肽(PPR)蛋白,識別錯誤。然后,編輯們呼吁使用一種RNA“修正液”來尋求幫助。在這種情況下,評估轉(zhuǎn)移的PPR是否能夠在沒有稱為胞苷脫氨酶的酶的幫助下進行有效的胞苷 - 尿苷編輯。
事實證明,PPR本身就是有效的。證據(jù)于3月1日刊登在通訊生物學雜志上,題為“ 植物型五肽重復(fù)蛋白與DYW結(jié)構(gòu)域在大腸桿菌中驅(qū)動C-to-U RNA編輯 ”。
“DYW結(jié)構(gòu)域中的單個氨基酸交換取消了RNA編輯,證實它是功能性胞苷脫氨酶,”該文章的作者寫道。“RNA靶標的修飾和大腸桿菌轉(zhuǎn)錄組中許多脫靶的鑒定揭示了對RNA識別和胞苷轉(zhuǎn)化至關(guān)重要的核苷酸同一性。”
一些PPR蛋白在其末端具有一定的氨基酸序列,其在理論上已知為胞苷脫氨酶,這意味著它們可以隨身攜帶它們的修正液瓶。“事實上,我們能夠證明這組PPR蛋白能夠編輯大腸桿菌的RNA ,”Knoop的同事,波恩大學博士后研究員Mareike Schallenberg-Rüdinger博士說。“因此,它不需要單獨的脫氨酶來做到這一點。”然而,如果科學家甚至改變了一種重要的修正液氨基酸,那么PPR蛋白就失去了糾正的能力。
研究人員還成功地編程了PPR蛋白,使他們能夠檢測出特定的錯誤。“這些實驗有助于我們更好地理解RNA編輯,”Knoop解釋道。“模式生物大腸桿菌也在這個過程中幫助我們,因為在植物中進行這些實驗要困難得多。”
從中期來看,科學家們也希望找到一個問題的答案,為什么這個精心編輯的機器在進化過程中發(fā)展起來。有一些理論:例如,RNA編輯可能使植物“收集”突變。隨著時間的推移,許多不同變化的組合可能形成單獨有害甚至致命的,但總之,它們?yōu)橹参锾峁┝松鎯?yōu)勢。
因此,繁瑣的過程將有一個重要的目的:作為進化的游樂場。
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