腦細(xì)胞的每個(gè)部分，甚至包括它們長(zhǎng)長(zhǎng)的分支，都參與蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。神經(jīng)元缺乏這種功能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如殘疾和癲癇。
由德累斯頓馬克斯普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所(MPI)的Marino Zerial和多特蒙德分子生理學(xué)研究所的Stefan Raunser領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)有了一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)。他們與來(lái)自法蘭克福腦研究MPI和哥根廷生物物理化學(xué)MPI的同事合作，發(fā)現(xiàn)了一種新的機(jī)制，可以將信使RNA (mRNA)，蛋白質(zhì)的藍(lán)圖，準(zhǔn)確地傳遞到神經(jīng)元中需要它的地方。
利用一系列技術(shù)，研究人員已經(jīng)確定了一種名為FERRY的蛋白質(zhì)復(fù)合物，它將mRNA與細(xì)胞內(nèi)載體連接起來(lái)，并闡明了它的作用和結(jié)構(gòu)。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)使人們更好地了解由FERRY故障引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，并可能帶來(lái)新的醫(yī)療目標(biāo)。兩篇研究結(jié)果背靠背發(fā)表在《Molecular Cell》雜志上。
Marino Zerial說(shuō):“這些出版物為闡明腦細(xì)胞中mRNA分布的潛在機(jī)制提供了重大進(jìn)展。”
細(xì)胞利用mRNA作為藍(lán)圖和核糖體作為3D打印機(jī)來(lái)產(chǎn)生重要的蛋白質(zhì)。然而，腦細(xì)胞有一個(gè)邏輯上的挑戰(zhàn)需要克服:大腦中的樹枝可以跨越幾厘米的樹狀形狀。該研究的第一作者Jan Schuhmacher說(shuō):“這意味著成千上萬(wàn)的mRNA需要被運(yùn)輸?shù)竭h(yuǎn)離細(xì)胞核的地方，就像為整個(gè)國(guó)家的超市提供適當(dāng)?shù)奈锪饕粯印?rdquo;
到目前為止，研究人員將載體的作用歸因于細(xì)胞內(nèi)的球形隔室，稱為晚期內(nèi)體。然而，MPI的科學(xué)家們認(rèn)為，由于早期核內(nèi)體(Early Endosomes, EEs)能夠沿著細(xì)胞內(nèi)道路網(wǎng)絡(luò)向兩個(gè)方向移動(dòng)，因此另一種不同形式的胞室也適合作為mRNA載體。在由德累斯頓MPI的Marino Zerial領(lǐng)導(dǎo)的第一篇論文中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質(zhì)復(fù)合物的功能，他們稱之為FERRY(五亞基內(nèi)體Rab5和RNA/核糖體中介)。在神經(jīng)元中，F(xiàn)ERRY與EEs相連，在運(yùn)輸過(guò)程中類似于捆綁帶:它直接與mRNA相互作用并將其固定在EEs上，因此EEs成為mRNA在腦細(xì)胞中運(yùn)輸和分布的物流載體。
復(fù)雜的細(xì)節(jié)
但是FERRY是如何與mRNA結(jié)合的呢?這時(shí)，MPI的Stefan Raunser小組開(kāi)始發(fā)揮作用。在第二篇論文中，Dennis Quentin等人使用低溫電子顯微鏡(cryo-EM)來(lái)推斷FERRY的結(jié)構(gòu)以及允許該復(fù)合物與EEs和mrna結(jié)合的分子特征。FERRY的新三維原子模型分辨率為4 angstroms，顯示了一種新的RNA結(jié)合模式，其中涉及線圈結(jié)構(gòu)域?？茖W(xué)家們還解釋了一些基因突變?nèi)绾斡绊慒ERRY連接mRNA的能力，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
Raunser說(shuō):“我們的研究為更全面地了解由mRNA運(yùn)輸或分布失敗引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病奠定了基礎(chǔ)，這也可能導(dǎo)致治療相關(guān)靶點(diǎn)的識(shí)別。”
參考文獻(xiàn):
“Structural basis of mRNA binding by the human FERRY Rab5 effector complex” Molecular Cell.
“The Rab5 effector FERRY links early endosomes with mRNA localization” Molecular Cell.
（文章來(lái)源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-6/20230619064127513.htm）
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