- 西安交通大学李飞教授团队与海外合 91
- 吉林大学于吉红院士与海外学者合作 79
- 一篇大数据金融论文一般可以发表几 98
- 探讨决定论文润色费用有哪些因素 66
- 好发的英文ahci期刊 72
- 综述《中华解剖与临床杂志》期刊 63
- 关于英文期刊的上线时间、检索时间 93
- 清华长庚闫军团队与天津大学常津、 92
- 得罪学术大佬还可以在学术圈混吗? 61
- 基础医学院程功团队发现一种进化保 62
- 论文降重定义与方法 159
- 发表播音主持相关论文的中文学术期 67
- 专利受理号和授权号的概念区别 74
- 知网的重复率是怎么检测的 25
- 国际会议可以作为参考文献吗? 25
- 武汉青博盛学术服务有限公司 1392
- 北京艾尚国际展览有限公司 7396
- 中国环境科学学会 23417
- 北京现代华清材料科技发展中心 7404
- 中国机械工程学会 22405
- 中推联合医学研究院 22435
- 云像(上海)数字技术有限公司 22413
- 清华大学 20431
- 全国高管委细胞应用管理专业委员会 1426
- 新泰洪强医疗器械有限公司 20422
- 大连德瑞会展有限公司 17424
- 沈阳市东北大学 17438
- 广州助力人力租赁有限公司 17422
- 北京市大地管理有限公司 17436
- 浙江永庆家具 20402
- 医建科技(杭州)有限公司 23431
- 中国科技大学 20436
- 湖南师范大学 1434
- 深圳市泰辰置业顾问有限公司 17422
- 学术会议 1422
生命学院合作揭示翻译调控型T-box核糖开关折叠与tRNA识别耦联的结构与动态机制
2024/03/28
T-box核糖开关是一类位于革兰氏阳性细菌mRNA的5’非翻译区的顺式作用RNA元件。革兰氏阳性菌是一大类包括可引起结核病、坏疽、肉毒中毒、炭疽热、心脏内壁炎症和其他疾病的病原体。T-box核糖开关长度通常在300核苷酸以下,可分为适配体结构域和表达平台结构域。T-box核糖开关通过其适配体结构域识别和结合特定的tRNA并感知其3’末端的氨酰化状态,引发下游RNA元件构象状态的转变进而在翻译水平或转录水平调控下游基因的表达,这些下游基因通常与氨基酸的代谢密切相关。与其他核糖开关一般通过识别小分子代谢物或离子调控基因表达的机制不同,T-box核糖开关基因表达调控的功能主要是通过两个高度结构化的RNA(即T-box核糖开关和tRNA)之间的相互作用实现的。近年来多种T-box核糖开关与tRNA复合物的三维结构已被解析,但是分子内和分子间的RNA-RNA相互作用是如何促进T-box核糖开关折叠和发生结构转变进而形成特定构象状态以发挥生理功能的机制仍不清楚。
11月15日,中国科学院生物物理研究所方显杨研究组与清华大学生命学院陈春来课题组合作,在《自然·通讯》(Nature communications)在线发表了题为“翻译调控型T-box核糖开关折叠与tRNA识别耦联的结构与动态机制”(Structural and dynamic mechanisms forcoupled folding and tRNA recognition of atranslational T-box riboswitch)的研究论文。研究中,研究人员整合应用小角X射线散射(SAXS)技术、单分子荧光共振能量转移(smFRET)技术以及分子动力学模拟,探究了来自皮疽诺卡氏菌(Nocardia farcinica)的特异性识别异亮氨酸的ileS T-box核糖开关适配体结构域(包含stem I, stem II和stemIIA/B茎环元件)在溶液中的折叠与构象动态,揭示了由镁离子及ileS-tRNA结合调控的T-box核糖开关适配体结构域的折叠动态过程和相应的自由能面,为深入理解RNA-RNA相互作用对RNA折叠与识别的重要影响以及发展和理性设计靶向RNA的新型抗生素药物提供了理论依据。
研究中,为实现对T-box核糖开关适配体结构域的多对位点荧光探针标记(dense labeling)进而利用smFRET技术全面研究其构象动态,方显杨研究组设计并化学合成了碱基被炔基修饰的NaM非天然核苷酸NaM(NaMCO),结合研究组此前设计合成的碱基被氨基修饰的TPT3非天然核苷酸(TPT3A),发展了基于非天然碱基系统(NaM-TPT3)的长链RNA位点特异性荧光探针正交标记技术(图1)。通过重叠延伸PCR以及体外转录,可向RNA的特定位点引入化学修饰的非天然碱基(NaMCO, rTPT3A),随后通过点击化学以及NHS酯基与氨基的化学反应可将正交的荧光探针(如Cy3, Cy5)与非天然碱基相耦联,从而实现对RNA的位点特异性荧光标记。该方法突破了传统RNA位点特异性标记技术如化学合成等在RNA长度、标记位点、标记效率及对结构的干扰等方面的局限性,将极大推动和拓展smFRET技术在研究长链RNA构象动态以及解析其三维结构中的应用。
图1. 基于非天然碱基系统的RNA位点特异性荧光标记技术
利用基于非天然碱基系统的位点特异性正交荧光标记策略,研究人员在T-box核糖开关适配体结构域上选择了七对标记位点,构建了一个密集的标记网络,得以全面的探究tRNA及镁离子诱导的T-box核糖开关适配体的构象动态。研究发现,镁离子可以稳定stemIIA/B假结结构,使其与stemII结构域共轴堆积,进而诱导stemI与stemII结构域的预对接,使T-box折叠为可以结合tRNA的活性构象,而tRNA的结合则进一步诱导了stemI与stemII结构域的对接。此外,研究者也利用SAXS技术结合分子动力学模拟建立了T-box核糖开关不同长度的转录中间产物(T77, T89)在不同镁离子条件下的溶液结构模型,并结合突变实验进一步证实了stemIIA/B假结结构以及S-turn结构基序在T-box识别tRNA过程中的重要作用。综合上述实验结果,研究者们提出了镁离子及tRNA介导的T-box核糖开关适配体的共转录折叠模型(图2),揭示了在转录过程中T-box核糖开关各个结构元件相互协同调控促进其折叠,最终保证其能高效、快速识别tRNA的分子机制。总的来说,该工作揭示了镁离子以及分子内或分子间的RNA-RNA相互作用之间的微妙平衡在调控T-box核糖开关折叠以及功能中的作用。
图2. 镁离子及tRNA介导的翻译型T-box的折叠模型
中国科学院生物物理研究所方显杨研究员与清华大学生命学院陈春来副教授为该论文的共同通讯作者。清华大学生命学院博士后牛晓林为该论文的第一作者。清华大学生命学院2017级博士生徐钟河,方显杨研究组研究助理张宇帆为研究工作作出了重要贡献;美国阿贡国家实验室左孝兵博士收集了SAXS数据。研究得到国家自然科学基金委、中科院先导项目B、北京市生物结构前沿研究中心、中国博士后科学基金以及清华大学“水木学者”计划的经费支持。
文章来源清华大学新闻,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。
复旦大学环境系王梓萌教授团队与海外合作者在青藏高原冻土中发现大量“冬眠”的卤代有机物
汇丰商学院Jake Zhao在The Journal of Finance发表论文探讨中美企业债务及股权错配问题
北京大学第三医院宋纯理团队发表关于β-受体阻滞剂协同PTH促进成骨治疗骨质疏松骨折的研究
环境学院戴瀚程课题组在Nature Food发文揭示粮食系统增效是我国实现碳中和的关键
第十届机械工程、材料和自动化技术国际会议(MMEAT 2024)(2024-06-21)
2024年第二届管理创新与经济发展国际学术会议(MIED 2024)(2024-06-28)
2024年先进机器人,自动化工程与机器学习国际会议(ARAEML 2024)(2024-06-28)
第六届电子工程与信息学国际学术会议(EEI 2024)(2024-06-28)
第五届机械工程、智能制造与机电一体化学术会议暨 2024年汽车新材料新工艺技术论坛(MEIMM2024)(2024-07-05)
2024土木工程、城市规划与交通运输国际会议(ICCEUPT2024)(2024-07-08)
2024年城市建设、智慧交通与通信网络国际会议(UCSTCN 2024)(2024-07-15)
第十届催化国际研讨会 (ICC 2024)(2024-07-19)
2024年亚太计算技术、通信与网络国际会议(CTCNet 2024)(2024-07-26)
2024年新能源、储能与电力电气工程国际会议(NEESPEE 2024)(2024-07-27)
2024年人文、艺术与社会科学国际会议(ICHASS 2024)(2024-6-20)
2024年第四届机械系统与电子工程国际学术研讨会 (ISMSEE 2024)(2024-8-30)
2024新材料与清洁能源国际会议(IACNMCE 2024)(2024-7-15)
2024年电网、电气与电子工程国际会议(PCEEE 2024)(2024-7-31)
2024年生态保护、环境管理与污染治理国际会议(ICEPEMPC 2024)(2024-7-26)
第八届会计与财务管理国际研讨会 (AFM 2024)(2024-10-25)
2024年文学、艺术鉴赏与人文发展国际会议(ICLAAHD 2024)(2024-6-30)
2024年应用科学、航天航空与核科学国际学术会议(ICASANS 2024)(2024-7-31)
2024管理创新、金融与经济发展国际学术会议(ICMIFED 2024)(2024-7-15)
2024年智能驾驶与交通运输国际学术会议(ICIDT 2024)(2024-7-16)