化学家的又一个生物学突破：世界上第一个非蛋白甲基转移酶

来源：生物通

在《Nature》新出版的杂志上，研究小组详细介绍了这种新型核酶。在靶RNA中，它产生甲基化核苷1-甲基腺苷（m1A），甲基从核酶结合袋中的游离甲基鸟嘌呤核苷（m6G）转移出去。酶使生化反应得以进行。在自然界中，主要是蛋白质起酶的作用。然而，其他分子也可以进行酶反应，例如核糖核酸，RNAs，它们有一个统称叫核酶。

在这一领域，化学教授Claudia Höbartner的研究小组报告了一项科学突破：开发了一种核酶，可以在靶RNA中的特定位置附加一个非常特殊的小化学变化。

更精确地说：该核酶可以将一个甲基转移到目标RNA的一个精确定义的氮原子上。这使它成为世界上第一个已知的甲基转移酶核酶。因此，Höbartner的研究小组给它起了短名，叫MTR1。

在《Nature》新出版的杂志上，研究小组详细介绍了这种新型核酶。在靶RNA中，它产生甲基化核苷1-甲基腺苷（m1A），甲基从核酶结合袋中的游离甲基鸟嘌呤核苷（m6G）转移出去。

进化中的核酶

在维尔茨堡大学（Julius-Maximilians-Universität Würzburg，JMU）有机化学研究所发现的核酶揭示了进化的一个有趣的方面。根据RNA世界假说，RNA是最早的信息存储和酶活性分子之一。与新开发的核酶相似的核酶可能在进化过程中产生了甲基化核糖核酸，这反过来又可能导致RNA分子结构和功能的更大多样性。

在自然界中，甲基是通过特殊的蛋白质酶安装在RNAs上的。这些蛋白质使用含有类似RNA成分的辅因子。“我们有理由假设这些辅因子可能是早期酶活性RNA的进化‘残余物’。因此，我们的发现可能模仿了很久以前在自然界中消失的核酶。”

在实验室里，通过体外进化的方法发现了新的或自然灭绝的核酶。“它从许多不同的合成RNA序列开始，类似于大海捞针”，合著者之一、Höbartner小组的博士后研究员Mohammad Ghaem Maghami说。

新核酶适用于天然RNA

作者还能够证明MTR1不仅可以在合成的RNA结构上，而且可以在细胞中发现的天然RNA链上安装一个甲基。

这一消息可能会引起细胞生物学家等的极大关注。原因是RNA的甲基化可以被认为是一个生化开关。它在RNA结构的功能中起着关键作用，可以控制细胞中的许多生命过程。

新开发的核酶MTR1有望成为未来广泛研究领域的有用工具。“例如，它有助于更好地理解RNA的甲基化、结构和功能之间的相互作用，”JMU博士生Carolin Scheitl解释道，他是文章的第一作者。

研究人员的下一步行动

许多新项目将建立在这些成果的基础上。Höbartner的小组打算解决他们新核酶的结构，揭示RNA催化甲基化的详细化学机制。有了现在建立的方法，她的团队也将能够开发出用于其他各种反应的核酶。

根据JMU教授的说法，这些核酶还为控制Watson-Crick碱基配对和为RNA成像安装荧光标签提供了极好的可能性。