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尽管近年来分子靶向药物的快速发展,但目前仅将几种药物(例如贝伐单抗,西妥昔单抗和潘尼托单抗)被认为是CRC的分子靶向药物(4,5)。根据2019年CRC的国家综合癌症网络指南,这三种分子靶向药物被用作一般化学疗法计划的补充剂,仅建议用于KRAS野生型患者(6)。已经提出,这些分子靶向药物不能依赖用于治疗CRC患者。当前分子靶向药物的主要局限性是它们仅针对一种或一种蛋白质,而特异性蛋白在癌细胞中的表达由于其不同的进展和发育而不同。这个问题有两种解决方案。一种是增加药物靶标的类型,另一个是通过不同靶标之间的相互作用来找到新的靶标,以改善肿瘤的抑制作用(7)。由于药物的副作用,前者具有很高的风险。后者是当前首选的选择,因为它可以更安全有效地抑制肿瘤的生长。
标题 真核核糖体中药物结合残基的天然变异 作者 Lewis I. Chan 1,& 、Chinenye L. Ekemezie 1,& 、Karla Helena-Bueno 1 、Charlotte R. Brown 1 、Tom A. Williams 2,* Sergey V. Melnikov 1,* 附属机构 1 纽卡斯尔大学生物科学研究所,英国泰恩河畔纽卡斯尔,NE2 4HH 2 布里斯托尔大学生物科学学院,英国布里斯托尔,BS8 1TQ & 贡献相同 通讯 * 通讯地址:tom.a.williams@bristol.ac.uk 和 sergey.melnikov@newcastle.ac.uk 摘要 针对真核核糖体的药物作为研究工具和针对癌症、真菌和其他致病性的潜在疗法正变得越来越重要真核生物。然而,由于缺乏比较研究,我们目前不知道有多少真核生物拥有与人类相同的核糖体药物结合位点,以及有多少与人类有显著差异。目前,这种知识上的差距因真核生物基因组中存在假基因而加剧,由于我们无法区分真正的突变、假基因和测序伪影,使得这些比较分析具有挑战性。在本研究中,我们通过使用一种利用物种间进化关系的新方法解决了这个问题。使用这种方法,我们确定了 8,563 种代表性真核生物中 58 种核糖体药物结合残基的序列变体,追溯了这些变异的进化历史,从 20 亿年前真核生物的出现到它们随后分化成不同的谱系。出乎意料的是,我们发现酵母和人类(通常用作研究核糖体/药物相互作用的模型真核生物)与大多数其他真核生物不同,因为 rRNA 替换主要发生在动物和真菌中,但在大多数其他真核生物中不存在。此外,我们证明了以前在常见病原体利什曼原虫和疟原虫中发现的结构变异,这些变异被视为少数真核生物物种所特有的,但实际上为大量真核生物所共有。值得注意的是,一些真核生物谱系的核糖体药物结合位点与人类的差异比人类与细菌的差异更大。总体而言,我们的研究提供了真核生物核糖体药物结合位点进化的最完整概述(在单个物种、单个残基和单个药物的水平上),确定了与人类相比具有结构不同的核糖体药物结合位点的真核生物谱系。这些发现为利用核糖体靶向药物作为研究工具和开发针对真核寄生虫的谱系特异性抑制剂开辟了新的途径。
非核糖体肽是化学和功能多样的天然产物,具有重要的医学和农业应用。细菌和真菌基因组包含数千种非知名功能的非核糖体肽生物合成基因簇(BGC),为肽发现提供了有希望的资源。可以通过预测非透射体肽合成酶(NRPSS)中腺苷酸(a)结构域的底物(a)结构域来推断这种肽的核心结构特征。但是,现有的域预测方法依赖于有限的数据集,并且经常与选择大型基材或较少研究的域中的域斗争。在这里,我们系统地策划和计算分析了3,254个域,并介绍了两个新的高准确性特异性预测指标,Paras和Parasect。通过应用PARAS鉴定出具有异常高的L- tryptophan特异性的一种新型域,并且在相应的NRP上进行完整的蛋白质质谱法表明它可以指导链霉菌物种中与色氨酸肽相关的代谢产物的产生。在一起,这些技术将加速新型NRPS及其代谢产物的表征。Paras和Parasect可在https://paras.bioinformatics.nl上找到。
尽管核糖体 DNA 和转座因子都是基因组的显著特征,但乍一看,它们都是没有太多共同点的遗传因子:核糖体 DNA 主要被视为管家基因,支持所有主要基因组功能,而转座因子通常被描绘成自私和破坏性的。这些对立的特征也反映在其他属性中:串联组织(核糖体 DNA)与分散组织(转座因子);协同进化(核糖体 DNA)与多样化进化(转座因子);延长基因组稳定性的活动(核糖体 DNA)与缩短基因组稳定性的活动(转座因子)。回顾已报道的核糖体 DNA-转座因子相互作用的相关实例,我们注意到两种重复类型至少具有四个结构和功能特征:(1)它们是在进化时间尺度上塑造基因组的重复 DNA,(2)它们交换结构基序并可以进入共同进化过程,(3)它们是严格控制的基因组应激传感器,在衰老/老化中发挥关键作用,以及(4)它们具有共同的表观遗传标记,例如 DNA 甲基化和组蛋白修饰。在这里,我们概述了核糖体 DNA 和转座因子的结构、功能和进化特征,讨论了它们的作用和相互作用,并强调了我们在理解核糖体 DNA-转座因子关联方面的趋势和未来方向。
摘要:最近的发现彻底改变了人们将核糖体视为统一的分子机器的观念,揭示了复杂的核糖体异质性。与核糖体实体可互换的传统观念相反,新兴研究强调存在专门的核糖体,每种核糖体都具有独特的组成和功能。细胞和组织特异性、发育和生理状态以及外部刺激(包括昼夜节律)等因素显著影响核糖体的组成。例如,肌肉细胞和神经元分别以不同的核糖体蛋白组和动态行为为特征。此外,核糖体 RNA(rRNA)的替代形式及其转录后修饰为这种异质性增加了另一个维度。这些变化由空间、时间和条件因素协调,使各种专门的核糖体得以表现出来,每种核糖体都具有潜在的不同功能。这种特化不仅影响 mRNA 翻译和基因表达,还对更广泛的生物学背景具有重要意义,尤其是在癌症研究领域。随着对核糖体多样性的理解不断加深,它也为探索细胞功能的新途径铺平了道路,并为翻译的分子复杂性提供了新的视角。
简介:核糖体通过将小核糖体亚基与大型核糖体亚基与肽键形成的质体RNA耦合,从而催化所有细胞中的蛋白质合成。由于两个亚基都由核糖体RNA和核糖体蛋白组成,因此这些分子机的组装受到严格控制。在人类细胞中,超过200个核糖体组装因子催化了两个核糖体亚基的成熟。核糖体组装是在核仁中启动的,核仁是通过多价蛋白质 - 核酸相互作用形成的生物分子冷凝物。在该生物分子冷凝物中,形成了小亚基的第一个稳定的真核核糖体组装中间体,小亚基(SSU)造型。在SSU过程中,70多种蛋白质和RNA伴侣,小核仁RNA(SNORNA)U3,共同起作用,可通过RNA Exosome来实现RNA折叠,修饰,重排和裂解以及靶向降解前RNA的降解。与人类疾病相关的核糖体蛋白质和核糖体组装因子突变强调了这一过程的本质。
亨廷顿蛋白(MHTT)的聚谷氨酰胺扩展引起了亨廷顿疾病(HD)和神经变性,但这些机制尚不清楚。在这里,我们发现MHTT促进核糖体失速并抑制小鼠HD纹状体神经元细胞中的蛋白质合成。MHTT的耗竭可增强蛋白质的合成并增加核糖体转移的速度,而MHTT直接在体外抑制蛋白质合成。fmrp是核糖体失速的已知调节剂,在HD中上调,但其耗竭对HD细胞中蛋白质合成或核糖体停滞的影响没有明显的影响。我们发现核糖体蛋白质和将核糖体与MHTT翻译的相互作用。高分辨率全球核糖体足迹(核糖表)和mRNA-seq表明,核糖体占用率向5'和3'端的核糖体占用率广泛转移,并且在HD细胞中选定的mRNA靶标上的独特单轴暂停。因此,MHTT阻碍了翻译伸长过程中的核糖体易位,这是一种可用于HD疗法的机械缺陷。
我们的实验室试图了解大分子的3D结构与其功能有关。核糖体,尤其是真核细胞中的细胞断核糖体,是我们最喜欢的成像样品。细胞器核糖体由于根据内共生理论与细菌细胞的历史联系,与整体形态中的细菌核糖体相似,但是一旦在高分辨率下确定结构,就很容易观察到蛋白质和rRNA成分的添加和缺失。这些修饰源于在真核细胞环境中的演变过程中适应的必要性。我们想以高分辨率推断细胞器核糖体结构,以便我们可以高精度地推断出这些变化的结构和定位。我们的管道将涉及蔗糖密度梯度超速离心对细胞器核糖体的天然源纯化,通过冷冻EM进行成像和图像处理,以生成此类核糖体不同构象状态的结构。这项工作的随后扩展将是图像各种翻译因子以及核糖体的相互作用的结构和模式。总的来说,我们希望生成有关真核细胞内细胞器环境中翻译机制和翻译调节的重要数据。
PIWI 相互作用 RNA (piRNA) 是一类对生育至关重要的小型非编码 RNA。在成年小鼠睾丸中,大多数 piRNA 源自缺乏注释开放阅读框 (ORF) 的长单链 RNA。在 piRNA 前体的切割过程中,piRNA 序列的定义机制仍然难以捉摸。在这里,我们展示了 80S 核糖体翻译 piRNA 前体的 5' 近端短 ORF (uORF)。然后,MOV10L1/Armitage RNA 解旋酶促进核糖体易位到 uORF 下游区域 (UDR)。核糖体结合的 UDR 是 piRNA 加工机制的靶标,经过加工的核糖体保护区成为 piRNA。核糖体和 piRNA 前体之间的双重相互作用模式决定了 uORF 上 piRNA 生物合成的不同要求