Science：时隔半个世纪，首次详细描述了细胞中的关键分子机器

组蛋白mRNA切割机器对于健康的细胞分裂至关重要，经过近半个世纪的研究，科学家终于揭示了其秘密。

来自哥伦比亚大学，洛克菲勒大学等处的科学家们揭示了细胞中最基本，最重要的分子机器之一的内部工作原理。这一发现公布在Science杂志上。

研究人员通过生化实验和低温电子显微镜（cryo-EM）确定了称为组蛋白mRNA3'末端加工机器的复杂组装体的原子结构。该机器在细胞基因组的正常活动和复制中起着基本作用，当它出现缺陷时，可能导致人类疾病，包括癌症。

组蛋白存在于所有动植物中，它们形成“串珠”结构，其中染色体中的DNA包裹在组蛋白珠的周围。组蛋白可帮助有效包装DNA，并帮助调节哪些基因能“打开”和哪些基因要“关闭”，这是所有细胞正常运行所必需的过程。

组蛋白mRNA 3'末端加工机器负责在正确的位置切割从组蛋白基因复制并编码相应组蛋白的mRNA转录本。该机器在细胞产生组蛋白中起着至关重要的作用，每当细胞分裂并必须复制其DNA时，组蛋白就会大量发生。研究人员说，其结构显示了该机器仅在结合组蛋白mRNA后才被激活，从而阻止了其他RNA的裂解。

“这一结构为细胞的关键过程理解提供了第一个原子水平的解析，很好地解释了有关该机制的大量知识，”文章通讯作者，哥伦比亚大学Liang Tong博士说，“该结构一直是本领域科学家们期待了解的，而且这一结构完美的酒瓶形状具有意想不到的优势。该结构还提供了对其他RNA 3'末端加工机器的宝贵见解，因为它们与组蛋白共享关键成分。”

Tong的最新研究表明显示的是一种非活动状态。因此，现在，科学家可以进一步了解这一机器的启动方式了。

Tong补充说：“这种结构是新的冷冻电磁技术强大功能的又一佐证。”

该复合物结构的解析是分子生物学一个里程碑式的成就，是许多实验室和分子生物学家近40年研究的结晶。

论文另一作者William Marzluff博士说：“我从1974年在佛罗里达州立大学担任助理教授时就开始研究组蛋白mRNA及其调控方式。这无疑是迄今为止我们在这一领域中做出的最重要的贡献。”

“很长一段时间以来，我们一直在研究这种分子机器的不同部件，但现在第一次我们知道所有部件如何组装在一起，如何协同工作，”生物化学与生物物理系教授Zbigniew Dominski博士说， “这就像有人打开了一辆旧车的引擎盖一样，最终可以看到整个引擎的外观和工作原理，突然了解到意外的机械和功能细节。”