RNA与分子伴侣协同作用新模式

来自中国科技技术大学生命科学学院的研究人员在新研究中揭示了大肠杆菌Hfq六聚体在与小RNA DsrA结合过程中协同作用的新模式。相关研究论文“Cooperation of Escherichia coli Hfq hexamers in DsrA binding”发表在国际分子和发育生物学权威学术期刊《Genes & Development 》(影响因子12.889)上。

文章的通讯作者中国科学技术大学生命科学学院的施蕴渝教授，其1997年当选中国科学院院士，2009年当选为第三世界科学院院士。主要研究方向是用多维核磁共振波谱及计算生物学研究与重大疾病或重要生理功能相关的蛋白质结构，动力学与功能关系，以及蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸、蛋白质与小分子配基的相互作用。文章的第一作者是是中国科学技术大学生命科学学院博士生王维维。

细菌为应对外界环境的变化（紫外辐射，氧化应激，热休克，低温，高渗透压，磷脂糖毒性，铁离子浓度）会产生非编码的小RNA。这些小RNA可以调节mRNA的翻译，或影响mRNA的稳定性。这种对外界环境变化的响应对细菌的生存是至关重要的。

rpoS mRNA编码RNA聚合酶σS因子。σs是大肠杆菌应激响应的主调节者。DsrA是一种小RNA，它在低温下调节rpoS的有效翻译。DsrA调节rpoS的翻译，需要RNA分子伴侣Hfq参与。

在这篇文章中，研究人员解出了Hfq与DsrA上一段RNA片段（这是一段Hfq与DsrA结合区域），AU6A(AUUUUUUA), 以及与ADP三元复合物的晶体结构，以及Hfq与ADP二元复合物的晶体结构。发现Hfq与DsrA结合区域结合，及与ADP分子结合需要2个Hfq分子分别采用两个不同的分子表面协同作用。晶体结构显示AU6A与Hfq的结合采取了不同于已知的RNA与Hfq的结合模式。核磁共振化学位移扰动实验，顺磁弛豫增强实验，说明在溶液中Hfq与DsrA的结合，以及与ADP分子结合也采取相同模式。荧光共振能量转移实验表明全长的DsrA与全长的Hfq的结合确实涉及两个Hfq分子。上述工作还发现了前人未知的与ADP结合的关键氨基酸残基。