用硫原子修饰的非天然mrna促进蛋白质的高效合成

mRNA的磷酸化修饰提高了翻译起始率,优化了分子设计以提高翻译效率。这一结果为通过化学修饰提高mRNA的翻译量提供了一个有用的分子设计指导。信贷名古屋大学

由于mrna在体内蛋白质合成中起着关键作用,将mrna作为药物和体外蛋白质合成是人们所期望的。

特别是,mRNA治疗剂占据疫苗治疗(1)对抗冠状病毒并正在开发的可能性。然而,对于某些目的,天然形式MRNA的蛋白质产生的效率不足以足够的目的,包括施用mRNA治疗剂。因此,已经需要开发允许有效蛋白质产生的mRNA分子。

核糖体(2)以mRNA为模板,在体内重复以下三个步骤合成蛋白质(翻译反应):1)起始步骤:核糖体与mRNA结合形成翻译起始复合物;2)延伸步骤:核糖体在mRNA上移动,连接氨基酸合成蛋白质;终止步骤:蛋白质合成过程结束,核糖体被释放。在平移反应周期中,起始步骤花费的时间最长。

由名古屋大学Hiroshi Abe教授、研究助理Naoko Abe、研究生Daisuke Kawaguchi与理研的团队负责人Yoshihiro Shimizu合作研究,成功开发了修饰信使rna (mrna)。修饰后的mRNA含有硫原子取代了天然mRNA磷酸部分的氧原子。它能够支持蛋白质合成在提高效率。他们发现,与使用天然mrna相比,经过修饰的mrna加快了翻译反应的起始步骤,并将蛋白质合成效率提高了至少20倍。”

这种方法有望用于蛋白质的大规模合成,作为生产生物材料的原料。此外,将本研究的结果应用于真核翻译系统,可以高效地生产用于蛋白质替代治疗的mRNA治疗药物(3),为医学治疗做出贡献。此外,目前几乎没有关于高功能mrna的分子设计的报道;因此,本研究的成功设计可以指导今后修饰mrna的分子设计方向。

本研究得到了日本科技机构(JST)的战略基础研究计划。

(1)疫苗治疗

一种将蛋白质抗原注入个体以引起抗体从而降低对传染病易感性的方法。在mRNA疫苗的情况下,使用用于在体内表达抗原蛋白的mRNA,然后产生针对所表达抗原蛋白的抗体。

(2)核糖体

多组分机制,提供读取信使rna序列信息的地方,并在信使rna上迁移时根据序列信息合成蛋白质。核糖体由核糖体蛋白质和核糖体rna组成。

(3)蛋白质替代疗法

当蛋白质(酶等)的缺乏是一种疾病的原因时,通过从外部补充蛋白质来改善的一种治疗方法。

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