Science| 重新编码遗传密码以整合硒代半胱氨酸

发布时间：2022-07-08 11:00:13作者：辉骏生物-fitgene

氧化还原反应、蛋白质合成和折叠、细胞膜保护和基因组 DNA 完整性的基本平衡取决于少数称为硒蛋白的蛋白质，其中包括氨基酸硒代半胱氨酸形式的微量元素硒。

通常，当核糖体遇到 UGA 密码子时，它们会在 mRNA 链上停止。但对于所有生命形式中的某些 mRNA，其遗传密码被重新编码为包含硒代半胱氨酸。这个对生命至关重要的过程，将框内 UGA 终止密码子解释为硒代半胱氨酸，人们知之甚少。

科学家已经使用低温电子显微镜来可视化硒代半胱氨酸的重新编码- UGA 首次在哺乳动物中进行，并确定该机制在真核生物和细菌中根本不同。他们在《Science》上发表题为《哺乳动物核糖体解码硒代半胱氨酸 UGA 密码子时的结构》文献。研究表明了解包含硒代半胱氨酸-UGA 的机制对于开发新的医学疗法至关重要，包括癌症、心脏病、阿尔茨海默氏症、男性不育症和糖尿病在内的疾病都与硒蛋白有关。

这项工作揭示了以前从未见过的结构，其中一些在所有生物学中都是独一无二的,使用专门的低温电子显微镜、定格动画和计算工具，该团队辨别了翻译机制如何运作来决定核糖体在掺入硒代半胱氨酸中的功能。

这种氨基酸附着在一个独特的 RNA 分子上，该分子必须通过一个独特的蛋白质因子携带到核糖体上，实验团队在过去的二十年里一直在研究硒代半胱氨酸的掺入过程。所有这一切都在人类中进化，特别是为了让硒被整合到这少数蛋白质中。

作者证明，在硒代半胱氨酸掺入的过程中，硒蛋白 mRNA 中的非编码硒代半胱氨酸插入序列 (SECIS)、SECIS 结合蛋白 2 (SBP2) 和 40S 核糖体亚基之间形成了一种 RNA 蛋白复合物，从而使硒代半胱氨酸成为可能。特定的翻译延伸因子，eEFSec，以提供独特的氨基酸。研究人员表明，翻译延伸因子和 SBP2 不会发生物理相互作用，而是使用这些羧基尾部来接合非编码硒代半胱氨酸插入序列的相对末端。同时，核糖体蛋白 eS31 结合硒代半胱氨酸特异性转移 RNA (tRNASec) 和 SBP2，从而增加了复合物的稳定性。

此外，硒代半胱氨酸 eEFSec 的延伸因子也可以与另一种氨基酸 L-丝氨酸结合，它可以在硒代半胱氨酸-UGA 密码子中错误地掺入丝氨酸。

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