Открытие структуры этого фермента, первого респондента во «врожденной иммунной системе тела», могло позволить новые стратегии борьбы с возбудителями инфекции и возможно раком простаты и ожирением. Работа была издана 27 февраля в журнале Science.До сих пор научное сообщество испытало недостаток в структурной модели человеческой формы этого фермента, известного как РНК-аза L, сказал Алексей Коренних, доцент молекулярной биологии и лидер команды, которая сделала открытие.
«Теперь, когда у нас есть человеческая РНК-аза L структура, мы можем начать понимать эффекты канцерогенных мутаций в РНК-азе L ген. Например, семьи с наследственными случаями рака простаты часто несут генетические мутации в регионе или местоположение, кодируя РНК-азу L», сказал Коренних.
Связь так сильна, что РНК-аза L местоположение также идет именем «наследственный рак простаты 1». Недавно найденная структура показывает положения этих мутаций и объясняет, почему некоторые из этих мутаций могли быть вредными, возможно приведя к раку, сказал Коренних.
РНК-аза L также важна для функции инсулина и была вовлечена в ожирение.Работа команды Принстона также привела к новому пониманию на функции фермента.
Фермент – важный игрок во врожденной иммунной системе, быстром и широком ответе захватчикам, который включает производство молекулы, названной интерфероном. Интерфероновые сигналы бедствия реле от инфицированных клеток до соседних здоровых клеток, таким образом активируя РНК-азу L, чтобы включить ее способность резать через РНК, тип генетического материала, который подобен ДНК. Результат – новые клетки, вооруженные для разрушения иностранной РНК.3D структура, раскрытая Korennykh и его командой, состоит из двух почти идентичных подъединиц, названных protomers.
Исследователи нашли, что один protomer находит и свойственен РНК, в то время как другой protomer отрезает его.Начальная буква protomer запирается на одно из четырех «писем», которые составляют кодекс РНК, в частности, «U», который обозначает компонент РНК, назвал uridine.
Другой protomer «считает» письма о РНК, начинающиеся с U, пропускает точно одно письмо, затем режет РНК.Хотя фермент может нарезать любую РНК, даже та из собственных камер тела, это только делает так, когда активировано интерфероном.«Мы были удивлены найти, что два protomers были идентичны, но имеют различные роли, одно закрепление и одно разрезание», сказал Коренних. «У ферментов обычно есть отличные места, которые связывают основание и катализируют реакции. В случае РНК-азы L, кажется, что та же самая точная поверхность белка может сделать и закрепление и катализ.
Одна РНК-аза L подъединица беспорядочно принимает обязательную роль, тогда как у другой идентичной подъединицы нет никакого другого выбора, но сделать катализ».Чтобы обнаружить структуру фермента, исследователи сначала создали кристалл РНК-азы L фермент.
Главная проблема находила правильную комбинацию химических обработок, которые вынудят фермент кристаллизовать, не разрушая его.После большого метода проб и ошибок и с помощью автоматизированной системы, партнер постдиссертации Джесси Донован и аспирант Юкэн Ен преуспели в том, чтобы делать кристаллы.
Затем, кристаллы были засыпаны сильным рентгеном, который дифрагировал, когда они поражают атомы в кристалле и образцах формы, показательных из структуры кристалла. Образцы дифракции показали, как атомы РНК-азы L устроены в 3D космосе.В то же время Снеха Рэт, аспирант в лаборатории Коренниха, работал над пониманием механизма раскола РНК РНК-азы L использование синтетических фрагментов РНК. Результаты Рэта соответствовали структурным результатам Ен и Донована, и две части данных в конечном счете показали, как РНК-аза L раскалывает свои цели РНК.
Ханьцы, Донован и Рэт способствовали одинаково бумаге и перечислены как co-first авторы.Наконец, главный специалист по исследованию Гена Уитни и аспирант Алиша Читракар провели дополнительные исследования РНК-азы L в клетках человека, подтвердив 3D структуру.
Теперь, когда человеческая структура была решена, исследователи могут исследовать способы или увеличить или ослабить РНК-азу L деятельность для медицинского и терапевтического использования, сказал Коренних.«Эта работа иллюстрирует замечательную полноценность выполнения и кристаллография и тщательные кинетические и ферментативные исследования в то же время», сказал Питер Уолтер, преподаватель биохимии и биофизики в Медицинской школе Калифорнийского-университета-Сан-Франциско. «Кристаллография дает статическую картину, которая становится весьма расширенной исследованиями кинетики».