研究揭示了MCM8/9與其底物產(chǎn)物結(jié)合的結(jié)構(gòu)

科學(xué)研究需要耐心?；貓?bào)并不總是立竿見影，所需的技術(shù)也并不總是存在。貝勒大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系教授兼研究生事務(wù)主任Michael A. Trakselis博士理解這一點(diǎn)。

15年來，Trakselis一直對MCM8/9酶感興趣。作為小染色體維持蛋白(MCM)家族的一部分，MCM8/9與卵巢功能不全、不孕癥和癌癥(包括卵巢癌、睪丸癌和結(jié)腸癌)直接相關(guān)，但人們對這種酶的工作原理及其與疾病的關(guān)系知之甚少。人們對這種酶的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系還不了解。

這項(xiàng)研究——HsMCM8/9解旋酶的活性、底物偏好和結(jié)構(gòu)——發(fā)表在科學(xué)雜志《Nucleic Acids Research》上。有了這些新信息，Trakselis實(shí)驗(yàn)室和其他地方的研究人員有了一個路線圖，可以更好地了解這種酶復(fù)合物的功能，以及突變?nèi)绾闻c疾病聯(lián)系起來。

“MCM8或MCM9的突變會導(dǎo)致不孕和癌癥;然而，我們不知道為什么當(dāng)這種蛋白質(zhì)發(fā)生突變時，我們會患上某些疾病，”Trakselis說?！皳碛羞@種結(jié)構(gòu)可能會幫助我們弄清楚其中的一些問題?！?/span>

在此之前，Trakselis必須克服兩個障礙:技術(shù)和進(jìn)行研究所需的穩(wěn)定蛋白質(zhì)溶液。直到最近，了解MCM8/9所需的技術(shù)還不容易獲得。單粒子低溫透射電子顯微鏡(cryo-EM)是一種高靈敏度和昂貴的顯微鏡，僅使用了大約8年。

Trakselis說:“這是一個巨大的儀器，但它可以拍攝非常微小的物體。根據(jù)光束的反射或折射方式，你可以開始建造一個結(jié)構(gòu)。”

低溫電子顯微鏡通過向材料中發(fā)射電子束來幫助可視化和解決結(jié)構(gòu)的問題。

在這項(xiàng)研究中，Trakselis博士與來自萊斯大學(xué)和休斯頓德克薩斯大學(xué)健康科學(xué)系統(tǒng)的研究人員合作，下一個障礙是創(chuàng)造一種穩(wěn)定而純凈的蛋白質(zhì)溶液。不純或不穩(wěn)定的樣品會阻止低溫電鏡顯示MCM8/9復(fù)合物的任何精確結(jié)構(gòu)信息。Trakselis和他的團(tuán)隊(duì)嘗試了幾種方法來表達(dá)和純化MCM8/9的各種結(jié)構(gòu)，但它們的純度和溶解度都很低。經(jīng)過多次試驗(yàn)和錯誤，研究小組最終嘗試在昆蟲細(xì)胞中表達(dá)這種人類蛋白，最終獲得了穩(wěn)定的純蛋白，可以對MCM8/9復(fù)合物進(jìn)行冷凍電鏡成像。

隨著屏障的移除，Trakselis和他的團(tuán)隊(duì)能夠解開MCM8/9與其底物產(chǎn)物ADP結(jié)合的結(jié)構(gòu)。

對Trakselis來說，這僅僅是個開始。還有更多的問題需要回答。

Trakselis說:“我們描述了基本的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系，但我們不知道它在細(xì)胞水平上和在什么情況下起作用?！?/span>

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