腦細胞的每個部分，甚至包括它們長長的分支，都參與蛋白質的產(chǎn)生。神經(jīng)元缺乏這種功能會導致嚴重的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如殘疾和癲癇。
由德累斯頓馬克斯普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所(MPI)的Marino Zerial和多特蒙德分子生理學研究所的Stefan Raunser領導的團隊有了一個重大發(fā)現(xiàn)。他們與來自法蘭克福腦研究MPI和哥根廷生物物理化學MPI的同事合作，發(fā)現(xiàn)了一種新的機制，可以將信使RNA (mRNA)，蛋白質的藍圖，準確地傳遞到神經(jīng)元中需要它的地方。
利用一系列技術，研究人員已經(jīng)確定了一種名為FERRY的蛋白質復合物，它將mRNA與細胞內載體連接起來，并闡明了它的作用和結構。這一發(fā)現(xiàn)可能會使人們更好地了解由FERRY故障引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，并可能帶來新的醫(yī)療目標。兩篇研究結果背靠背發(fā)表在《Molecular Cell》雜志上。
Marino Zerial說:“這些出版物為闡明腦細胞中mRNA分布的潛在機制提供了重大進展。”
細胞利用mRNA作為藍圖和核糖體作為3D打印機來產(chǎn)生重要的蛋白質。然而，腦細胞有一個邏輯上的挑戰(zhàn)需要克服:大腦中的樹枝可以跨越幾厘米的樹狀形狀。該研究的第一作者Jan Schuhmacher說:“這意味著成千上萬的mRNA需要被運輸?shù)竭h離細胞核的地方，就像為整個國家的超市提供適當?shù)奈锪饕粯印?rdquo;
到目前為止，研究人員將載體的作用歸因于細胞內的球形隔室，稱為晚期內體。然而，MPI的科學家們認為，由于早期核內體(Early Endosomes, EEs)能夠沿著細胞內道路網(wǎng)絡向兩個方向移動，因此另一種不同形式的胞室也適合作為mRNA載體。在由德累斯頓MPI的Marino Zerial領導的第一篇論文中，科學家們發(fā)現(xiàn)了一種蛋白質復合物的功能，他們稱之為FERRY(五亞基內體Rab5和RNA/核糖體中介)。在神經(jīng)元中，F(xiàn)ERRY與EEs相連，在運輸過程中類似于捆綁帶:它直接與mRNA相互作用并將其固定在EEs上，因此EEs成為mRNA在腦細胞中運輸和分布的物流載體。
復雜的細節(jié)
但是FERRY是如何與mRNA結合的呢?這時，MPI的Stefan Raunser小組開始發(fā)揮作用。在第二篇論文中，Dennis Quentin等人使用低溫電子顯微鏡(cryo-EM)來推斷FERRY的結構以及允許該復合物與EEs和mrna結合的分子特征。FERRY的新三維原子模型分辨率為4 angstroms，顯示了一種新的RNA結合模式，其中涉及線圈結構域?？茖W家們還解釋了一些基因突變如何影響FERRY連接mRNA的能力，從而導致神經(jīng)系統(tǒng)疾病。
Raunser說:“我們的研究為更全面地了解由mRNA運輸或分布失敗引起的神經(jīng)系統(tǒng)疾病奠定了基礎，這也可能導致治療相關靶點的識別。”
參考文獻:
“Structural basis of mRNA binding by the human FERRY Rab5 effector complex” Molecular Cell.
“The Rab5 effector FERRY links early endosomes with mRNA localization” Molecular Cell.
（文章來源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-6/20230619064127513.htm）
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