蛋白質(zhì)需要以復(fù)雜的方式相互作用，才能從前體分子在人體細(xì)胞中產(chǎn)生所謂的“信使 RNA”(mRNA)。mRNA為蛋白質(zhì)提供了藍(lán)圖;第一種針對的疫苗也是基于 mRNA。來自馬丁路德大學(xué) Halle-Wittenberg (MLU) 和 Martinsried 的馬克斯普朗克生物化學(xué)研究所 (MPI) 的一個(gè)團(tuán)隊(duì)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(yùn)作的。該研究發(fā)表在“基因與發(fā)展”上。
蛋白質(zhì)負(fù)責(zé)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(dāng)了它們的構(gòu)建指令。然而，在產(chǎn)生新的蛋白質(zhì)之前，需要一個(gè)中間步驟：“首先必須轉(zhuǎn)錄 DNA：產(chǎn)生鏈狀前體 RNA，它是 DNA 的精確拷貝。由此，需要幾個(gè)步驟來產(chǎn)生成熟的mRNA。這個(gè)過程對于細(xì)胞構(gòu)建新蛋白質(zhì)至關(guān)重要，”來自 MLU 的生物化學(xué)家 Elmar Wahle 教授說，他與 MPI 生物化學(xué)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)專家 Elena Conti 教授一起領(lǐng)導(dǎo)了該團(tuán)隊(duì)。
在這個(gè)復(fù)雜的過程中沒有出錯的余地——即使是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的最小變化也會損害其功能并導(dǎo)致疾病的發(fā)展。“mRNA 不僅決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，還決定蛋白質(zhì)的產(chǎn)量。因此，精確控制其結(jié)構(gòu)也很重要，”Wahle 補(bǔ)充道?？茖W(xué)家們已經(jīng)知道參與讀取 DNA 并將其轉(zhuǎn)錄成前體 RNA 的蛋白質(zhì)。然而，到目前為止，人們對產(chǎn)生成熟 mRNA 過程中的一個(gè)重要子步驟還只是模糊地了解。首先，mRNA 前體的鏈在特定點(diǎn)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(tuán)隊(duì)首先在試管中重新創(chuàng)建了該過程?？茖W(xué)家們必須從 80 種可能的候選者中挑選出正確的蛋白質(zhì)。在兩種反應(yīng)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(xì)地研究了這一過程。“我們基本上復(fù)制了正常細(xì)胞中的條件，盡管自然過程可能更加復(fù)雜，”Wahle 解釋說。十六種蛋白質(zhì)參與產(chǎn)生最終分子。“這個(gè)過程是普遍的，會影響身體中的每一個(gè)細(xì)胞和每一個(gè) mRNA 分子，”來自生物化學(xué) 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(xì)胞相比，使用非常簡單的酶和復(fù)雜的轉(zhuǎn)化可以避免進(jìn)入成熟 mRNA 的前體，”Wahle 總結(jié)道。
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