休斯頓——(2021 年 11 月 15 日)——朊病毒大多受到負(fù)面報(bào)道，但它們可能是控制細(xì)胞中蛋白質(zhì)合成的關(guān)鍵。
朊病毒是一種可以錯(cuò)誤折疊和聚集的蛋白質(zhì)，與許多神經(jīng)退行性疾病有關(guān)。然而，一些朊病毒與儲(chǔ)存長期記憶有關(guān)。萊斯大學(xué)科學(xué)家的新模型描述了他們?nèi)绾瓮ㄟ^形成有組織的蛋白質(zhì)合成工廠來調(diào)節(jié) RNA 信息向新蛋白質(zhì)的翻譯。
由理論物理學(xué)家Peter Wolynes和研究生 Xinyu Gu 在萊斯校友 Nicholas Schafer 的幫助下領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究表明，聚集或凝聚形式的兩種朊病毒可以激活或抑制肌動(dòng)蛋白的翻譯，具體取決于它們結(jié)合的方向mRNA。
該研究發(fā)表在美國國家科學(xué)院院刊上。
該實(shí)驗(yàn)室模擬了以CPEB和 Rim4為中心的“蛋白質(zhì)裝配線”，這是 240 個(gè)已知的朊病毒編碼基因的兩個(gè)例子，這些基因也已知在真核細(xì)胞中與 RNA 結(jié)合。
CPEB 和 Rim4在翻譯方面代表一種陰陽，因?yàn)樗鼈兣c mRNA 的結(jié)合方式直接相反。當(dāng) RNA 組裝在朊病毒上時(shí)，它們的方向會(huì)影響核糖體如何——以及是否——能夠在蛋白質(zhì)合成過程中被回收。
CPEB 如何控制 RNA 信息的翻譯是一個(gè)謎。眾所周知，當(dāng)它是單體時(shí)會(huì)抑制翻譯，但一旦聚合，它就會(huì)激活翻譯。顧開始解釋這怎么會(huì)發(fā)生，這比她想象的要復(fù)雜。
“CPEB 本身以雙向方式控制翻譯，”顧說。“如果它是朊病毒，它會(huì)增強(qiáng)翻譯，如果它處于不那么有序的凝聚態(tài)，它會(huì)抑制翻譯。我們的模型提出了一個(gè)關(guān)于這種情況如何發(fā)生的物理假設(shè)。”
簡而言之，CPEB 蛋白聚集成朊病毒，結(jié)合 mRNA 的 3'(又名 3 素)末端。核糖體是解碼 RNA 以組裝蛋白質(zhì)的分子機(jī)器，很容易找到另一端(“起始密碼子”)，然后朝著與朊病毒結(jié)合的“終止密碼子”前進(jìn)。一旦核糖體到達(dá)這個(gè) 3' 末端，它們就會(huì)被釋放并在外部 5' 末端再次開始循環(huán)。
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