斯坦福研究揭示了新的生物分子


聚糖是一种常见的碳水化合物,其在细胞表面上发现,已知在称为糖基化的过程中修饰脂质(脂肪)和蛋白质。现在有证据表明有些生物使用RNA作为糖基化的第三个支架。信用Ryan Flynn.

斯坦福研究人员发现了一种新的生物分子,可以在所有生物的生物学中发挥重要作用。新型生物分子被称为甘草果,是核糖核酸(RNA)的小型核糖核酸(RNA),糖分子称为聚糖,从中悬垂。

到目前为止,科学已知的唯一类似的糖装饰的生物分子是脂肪(脂质)和蛋白质。这些糖脂和糖蛋白在动物,植物和微生物细胞中出现普遍存在的,有助于终生必然的各种工艺。

新发现的甘草,既不罕见也不偷偷,只是因为没有人想寻找他们 - 理解的是,所以他们的存在在良好的细胞生物学中苍蝇。

发布于5月17日发表的杂志中的研究描述了该研究结果。

“这是一个令人惊叹的一个全新的生物分子,”斯坦福大学的人文学院,斯坦福化学,人类工程和医学贝克家族总监斯坦福大学的人文学科教授Carolyn Bertozzi健康和研究的高级作者。“这真的是一个重磅炸弹,因为该发现表明细胞中有生物分子途径,对我们完全不知道。”

“更重要的是,”Bertozzi补充说:“由聚糖修饰的一些RNA形成甘草,与自身免疫性疾病有令人衰剑历史。”

Bertozzi为该研究的领先作者Ryan Flynn提供了荣誉,他在她的实验室工作了几个月,作为追逐甘道队的博士后的研究员,主要是在一个亨舍。

“我进入Carolyn的实验室询问,'如果聚糖可以与RNA绑定到RNA的情况怎么样?这一点成为之前尚未探讨的东西,”Flynn说,现在是茎干部的波士顿儿童医院助理教授细胞和再生生物学。“我只是喜欢想知道和提出问题,并令人愉快地达到这个意想不到的答案。”

用开放思想接近研究

在她的暴露事业过程中,Bertozzi将糖血管学的一张枝条带入主流。在过去的25年里,她的工作有助于生物学家欣赏聚糖,长期被忽视我们的细胞的长忽略的糖结构,每一位作为蛋白质和核酸如RNA和DNA。

当他加入Bertozzi的实验室时,Flynn承认他对Glycans一点地了解。他的专业领域是RNA,这是他的医疗学位和博士学位的重点。Flynn在Howard Chang的指导下获得了这些学位,弗吉尼亚州和D.K. Ludwig癌症研究教授和斯坦福遗传学教授。

“Ryan是RNA,我是聚糖,”Bertozzi说。“我们有完全不同的背景。”

RNA和聚糖研究的领域传统上是不同的,因为生物分子在不同的细胞场所形成和操作。大多数类型的RNA活在细胞的细胞核中以及在细胞溶胶中,其中基因组被保存,并且蛋白质合成发生。相比之下,聚糖源自由膜结合的亚细胞结构,因此与RNA占据的空间分离。糖蛋白和糖脂本地化到细胞表面,用作细胞外分子的结合位点并与其他细胞连通。(糖脂的一个例子是定义我们血型的含量。)

“如果你相信教科书,”RNA和聚糖居住在两个独立的世界中,“Bertozzi说。

一个奇怪的外围生物学最初激起了Flynn的兴趣,让他想知道这些世界是否可能重叠。他在酶的科学文献中注意到了RNA领域的酶,糖基酯(加入聚糖)某些蛋白质,也可以与RNA结合。基于这种酶对蛋白质和RNA的相互亲和力,Flynn决定在RNA和聚糖之间存在更直接的连接。

“当瑞安开始探索糖基化和RNA之间可能的连接时,我认为找到任何东西的机会非常低,”Bertozzi说。“但我认为它不会伤害窥探。”

在狩猎

Flynn在寻找假设的甘草中的一系列技术中挥舞着一系列技术。其中最有效的是生物正交化学,最初由Bertozzi开创,用于使活细胞的研究能够在不扰乱天然存在的过程的情况下进行研究。一种常用方法包括将嗅觉的“报告者”的化学物质附着到生物分子上,生物分子在接合某些反应时发光。

Flynn装备了许多不同的聚糖,报告“灯泡”看看生物分子染色的生物分子,糖粘合的生物分子最终和细胞上的糖。依靠他的经验准备和使用RNA,Flynn超出了据探测器的细胞内含蛋白质和含脂质的隔室。

“瑞安是我们知道的第一个人,实际上以这种方式看着聚糖和RNA,”Bertozzi说。

经过许多令人沮丧的月份的消极和令人困惑的结果,Flynn重新评估了他的数据。他注意到一种标记的糖,掺入唾液酸的前体分子中,保持爆裂。

“一旦我看到这个信号,我觉得有些东西实际上存在,”Flynn说。

“瑞安没有出现在这个主题的情况非常重要,以前进的概念和无意识的偏见,”Bertozzi说。“他的思绪对违反我们认为我们对生物学了解的可能性开放。”

生活的起源和运营

在记录在人体细胞中显然新的甘草糖的存在后,在其他细胞中搜索的Flynn和同事。他们在他们测试的每种细胞类型中发现了糖植物 - 人,小鼠,仓鼠和斑马鱼。

不同生物体中甘草糖的存在表明它们表现出根本的重要功能。此外,RNA在结构上类似的生物,在数十年前进化地分化了数十亿日。这表明甘草族可能有古代起源,并可能在地球上的生命的出现方面发挥作用,解释了Bertozzi。

Glycornas的功能尚不清楚,但它的优点进一步研究,因为它们可能与自身免疫性疾病相关,导致身体攻击自己的组织和细胞,Flynn解释说。例如,已知患有狼疮的人们的免疫系统靶向可以构成糖瘤的几种特定RNA。

“当你找到像这些甘道一样的全新的东西时,他们有很多问题要问,”Flynn说。

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