两篇Cell!远古病毒蛋白Arc充当细胞界的「微信」

  ,植物和动物的基因组中已经着病毒的残留物,这些病毒已经融入了他们的DNA。大多数这些病毒残留是无效的,但最新的研究表明,

  近日,在权威期刊《Cell》上发表的两篇重要论文指出,一个这样的基因编码的蛋白质利用其病毒样结构在细胞之间运输RNA穿梭,这是一种新的细胞通讯形式。

  实际上,Arc蛋白在多年前就已经被科学家发现,其主要在神经细胞中对维持长期记忆存储、各种形式的神经元突触可塑性(synaptic plasticity)具有重要作用。

  然而,Arc蛋白究竟是如何发挥的重要作用的呢?科学家们一直以来并没有搞清楚。并且,这个Arc蛋白具有一个与逆病毒的衣壳蛋白Gag(Group-specific antigen)类似的结构,科学家们一直也没有搞明白这个结构到底有什么用。

  美国大学研究团队首先分析了Arc基因在各个的进化关系,发现其与病毒衣壳蛋白类似的Gag结构域在这些中都相对保守,具有同源性。

  研究者们进一步研究,将大鼠来源的Arc基因在大肠杆菌中表达,得到大量的Arc蛋白以便在体外进行研究。

  结果,科学家们利用冷冻电镜(Cryo-EM)观察得到一个惊人的发现,Arc蛋白竟然能够在体外组装成为病毒样的衣壳(Capsid)。

  研究者们还继续纯化了果蝇来源的dArc蛋白,结果也能够形成这种衣壳样结构。并且,研究们还发现,Arc蛋白在0.5M的磷酸盐溶液中形成的衣壳结构最稳定。

  众所周知,逆病毒比如艾滋病病毒HIV就是利用衣壳蛋白来包裹自己的遗传物质RNA,避免损伤的。因此,既然Arc蛋白也能够在体外组装成为衣壳结构,那么它们是否会像病毒一样,利用衣壳蛋白来结合RNA包裹在衣壳之中呢?

  研究者们继续探索,结果发现,Arc蛋白确实能够结合RNA,并且能够把RNA包裹在Arc蛋白形成的衣壳之中。

  Arc蛋白将RNA包裹进入衣壳之后,能否像HIV病毒一样运输这些遗传物质呢?研究者们深入探索之后,发现Arc能够介导细胞之间的RNA及蛋白质运输!

  当然,仅仅只靠Arc蛋白是不行的,Arc蛋白与RNA结合之后,组装成衣壳,然后需要通过胞外分泌小囊泡(Extracellular Vesicles)的形式才能够介导RNA及蛋白质在细胞间的运输。

  这一点与HIV病毒非常类似,HIV要具有感染能力,需要衣壳蛋白Gag、整合酶以及衣壳外的脂蛋白包膜,三者缺一不可,仅具有衣壳蛋白是没有感染能力的。因此,胞外分泌小囊泡就扮演了Arc蛋白组装的衣壳外面的脂蛋白包膜角色。而Arc蛋白则扮演了HIV病毒Gag蛋白的角色。

  来自美国麻州大学医学院研究团队的发现,与神家Jason D. Shepherd博士领导的研究团队的发现类似,都表明Arc蛋白能够结合mRNA,然后能够运输到其他临近的细胞。

  从大鼠到果蝇,Arc蛋白都显示出类似的功能,即结合RNA,然后通过胞外分泌小囊泡来运输这些遗传物质,从而达到细胞与细胞之间通讯的目的。

  并且,这两篇研究都深入探索了Arc蛋白在神经细胞之间的传递信息的重要作用,为细胞与细胞之间的通讯提供了新的思。

手机正文底部

您可以还会对下面的文章感兴趣:

  • 科学家发明细胞高速识别技术
  • 助人体吸收铁 新研究找到大肠杆菌“益处”
  • 研究称喝酒无论多少都对健康有害
  • 抽血可提前5年预测肾癌
  • 5-HT系统介导肝脏2型糖尿病相关的病理改变
  • 最新评论