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揭秘生殖细胞发育的关键蛋白Oskar的结构与功能

2015-07-22 20:28 EMBL Cell Reports 阅读 0
核心摘要: 欧洲分子生物学实验室(EMBL)科学家解析了Oskar蛋白两个结构域(OSK和LOTUS)的结构,揭示了其在果蝇生殖细胞发育中的关键作用。OSK结构域结合特定RNA,而LOTUS结构域结合Vasa解旋酶。该研究为理解生殖细胞形成机制提供了新见解,并暗示相关机制可能在其他动物中保守。

Oskar蛋白对生殖细胞的发育至关重要。近期,欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家解析了Oskar蛋白两个结构域的结构,相关成果于7月16日发表在《Cell Reports》上。该研究首次揭示了这一知之甚少的蛋白质的功能机制,研究在果蝇中进行,但对其他动物(包括人类)具有重要参考意义,因为许多生物也含有Oskar蛋白的部分同源序列。

Oskar蛋白以君特·格拉斯的小说《铁皮鼓》中的主角命名(该角色选择永远不长大),对发育不可或缺。由果蝇卵发育而来的胚胎若缺乏正常数量的Oskar蛋白,将无法形成生殖细胞,导致不育;完全缺乏则会阻碍胚胎腹部正常形成,导致胚胎死亡。

在健康卵子中,Oskar启动胚质形成——细胞质内蛋白质和RNA分子的聚集,进而形成新的生殖细胞。胚质通常在卵子特定位置形成,但若人为将Oskar移至别处,胚质会在新位置形成。

论文共同作者Anne Ephrussi表示:“虽然我们早已知道Oskar蛋白在发育中的遗传作用,但对其机制一无所知。解析其结构使我们能开始理解该蛋白不同部分在分子水平上的作用,有助于揭示广泛生物中这一发育阶段的更多信息。”

研究团队与Christoph Müller实验室合作,利用X射线晶体学首次确定了Oskar蛋白的两个结构域:OSK和LOTUS。OSK结构域存在于部分昆虫(如果蝇和蚊子)中;LOTUS结构域则更广泛地存在于细菌、植物和动物(包括小鼠和人类)中。

利用果蝇卵实验,研究团队发现Oskar可结合细胞内的RNA——特别是三个已知对生殖发育重要的基因的RNA。进一步分析表明,仅OSK结构域负责结合RNA。而LOTUS结构域虽预期结合RNA,实际却结合一种名为Vasa解旋酶的酶,该酶也是胚质必不可少的初始成分。

共同作者Mandy Jeske指出:“Vasa像LOTUS一样广泛存在于其他生物(包括动物)中,因此这种相互作用可能不仅限于果蝇,也发生在其他生殖细胞中。关于Oskar蛋白的作用机制,我们仍有许多未知,例如LOTUS是否仅结合Vasa,或是否调控Vasa活性。这项工作为后续研究开辟了许多令人兴奋的新途径。”

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