蛋白質需要以復雜的方式相互作用，才能從前體分子在人體細胞中產(chǎn)生所謂的“信使 RNA”(mRNA)。mRNA為蛋白質提供了藍圖;第一種針對的疫苗也是基于 mRNA。來自馬丁路德大學 Halle-Wittenberg (MLU) 和 Martinsried 的馬克斯普朗克生物化學研究所 (MPI) 的一個團隊發(fā)現(xiàn)了 mRNA 生產(chǎn)中必不可少的最后一步是如何精確運作的。該研究發(fā)表在“基因與發(fā)展”上。
蛋白質負責身體的所有基本過程。從某種意義上說，人類基因組中的基因充當了它們的構建指令。然而，在產(chǎn)生新的蛋白質之前，需要一個中間步驟：“首先必須轉錄 DNA：產(chǎn)生鏈狀前體 RNA，它是 DNA 的精確拷貝。由此，需要幾個步驟來產(chǎn)生成熟的mRNA。這個過程對于細胞構建新蛋白質至關重要，”來自 MLU 的生物化學家 Elmar Wahle 教授說，他與 MPI 生物化學的結構生物學專家 Elena Conti 教授一起領導了該團隊。
在這個復雜的過程中沒有出錯的余地——即使是蛋白質結構的最小變化也會損害其功能并導致疾病的發(fā)展。“mRNA 不僅決定蛋白質的結構，還決定蛋白質的產(chǎn)量。因此，精確控制其結構也很重要，”Wahle 補充道?？茖W家們已經(jīng)知道參與讀取 DNA 并將其轉錄成前體 RNA 的蛋白質。然而，到目前為止，人們對產(chǎn)生成熟 mRNA 過程中的一個重要子步驟還只是模糊地了解。首先，mRNA 前體的鏈在特定點被切割以產(chǎn)生均勻的產(chǎn)物。然后，一條長分子鏈，即所謂的聚(A)尾，連接到鏈的一端。
Halle 和 Martinsried 的研究人員聯(lián)手更密切地研究了 mRNA 生產(chǎn)的這些最后步驟。為此，MLU 的團隊首先在試管中重新創(chuàng)建了該過程?？茖W家們必須從 80 種可能的候選者中挑選出正確的蛋白質。在兩種反應發(fā)生之前，它們必須以正確的比例與前體 RNA 混合。MPI 的研究人員使用低溫電子顯微鏡更詳細地研究了這一過程。“我們基本上復制了正常細胞中的條件，盡管自然過程可能更加復雜，”Wahle 解釋說。十六種蛋白質參與產(chǎn)生最終分子。“這個過程是普遍的，會影響身體中的每一個細胞和每一個 mRNA 分子，”來自生物化學 MPI 的 Felix Sandmeir 說。
在旁注中，用于生產(chǎn)輝瑞/Biontech 和 Moderna 疫苗的過程要簡單得多：“根據(jù)相同的原理創(chuàng)建 mRNA，但與人類細胞相比，使用非常簡單的酶和復雜的轉化可以避免進入成熟 mRNA 的前體，”Wahle 總結道。
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