九州大学揭示HARP酶双功能机制助力tRNA加工研究
2025-07-08 15:58
来源:九州大学
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九州大学农学院Yoshimitsu Kakuta教授团队在《自然通讯》发表最新研究,成功解析了最小tRNA加工酶HARP的工作机制。这项发现为合成生物学和RNA工具开发提供了新的理论依据。具有“双重功能”的星形小酶有助于tRNA的正常功能。HARP是已知最小的RNase P酶,有助于细菌和古菌中tRNA的成熟。如此小的酶如何完成这一关键任务,长期以来一直困扰着研究人员。如今,来自日本九州大学的研究人员发现,HARP形成一个12亚基的星形结构,并具有结合位点,可以处理前tRNA的两端(5'和3')。这一新颖的观察结果——小酶以不同的形式执行多种功能——表明这些关键酶的分子进化。

研究团队通过低温电子显微镜技术,首次观察到12亚基HARP酶与前体tRNA结合的精细结构。这种星形复合物能够精确识别并切割tRNA分子的5'和3'端,展现出独特的双功能特性。Kakuta教授表示:"HARP通过寡聚化实现了前tRNA加工的多功能性,这体现了生物体在进化过程中的精巧策略。"

实验结果显示,HARP酶如同"分子尺"般测量tRNA特定区域,确保切割位点的准确性。值得注意的是,该酶仅与5个前tRNA分子结合,剩余7个活性位点随后参与3'端切割。第一作者Takamasa Teramoto助理教授指出:"这一发现改变了我们对HARP酶作用模式的认知。"

该研究不仅揭示了微生物中tRNA加工的分子机制,还为设计人工RNA加工工具提供了新思路。研究人员认为,理解这种紧凑结构实现多功能性的原理,将有助于开发更高效的生物技术工具。未来,这项成果或可应用于基因编辑和合成生物学领域。

更多信息: Takamasa Teramoto 等人,细菌最小 RNase P 处理转移 RNA 的结构基础,《自然通讯》 (2025)。期刊信息: 《自然通讯》

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