一项新的研究揭示了重要的细胞修饰过程中的化学步骤，该过程为某些RNA添加了化学标签。干扰人类的这一过程会导致神经元疾病、糖尿病和癌症。由宾夕法尼亚州立大学化学家领导的一个研究小组对一种促进细菌中这种RNA修饰的蛋白质进行了成像，使研究人员能够重建这一过程。一篇描述修改过程的论文于9月15日发表在《自然》杂志上。

转移RNA(tRNA)是“读取”遗传密码并将其翻译成氨基酸序列以制造蛋白质的RNA。在某些tRNA上的特定位置添加化学标签(甲基硫基团)可提高它们将信使RNA翻译成蛋白质的能力。当这种被称为甲基硫醇化的修饰过程没有正确发生时，错误可能会被纳入产生的蛋白质中，这在人类中会导致神经元疾病、癌症和患2型糖尿病的风险增加。

“甲基硫醇化在细菌、植物和动物中无处不在，”宾夕法尼亚州立大学的生物化学家、霍华德休斯医学研究所的研究员、领导该研究小组的SquireBooker说。“在这项研究中，我们确定了一种名为MiaB的蛋白质的结构，以更好地了解它在促进细菌这一重要修饰过程中的作用。”

来自细菌拟杆菌的MiaB蛋白是自由基SAM(S-腺苷甲硫氨酸)酶家族的成员。自由基SAM酶通常使用它们自己的铁硫簇之一将SAM分子转化为有助于推进反应的“自由基”。与大多数其他自由基SAM酶不同，MiaB包含两个铁硫簇：一个自由基SAM簇和一个辅助簇，大部分复杂的化学反应都发生在这里。

使用SAM分子和tRNA在甲基硫醇化过程中的几个点对MiaB进行成像，使研究人员能够推断出修饰过程中的化学步骤。首先，SAM分子将其甲基捐献给MiaB上的辅助铁硫簇。

“附着在tRNA上的硫原子的来源一直存在争议，但我们的结构表明，来自SAM的甲基与MiaB辅助铁硫簇上的硫原子相连，”宾夕法尼亚大学化学助理研究教授OlgaEsakova说。状态和论文的第一作者。“这个甲基和它附着在MiaB上的硫最终会转移到tRNA，但在tRNA接受甲硫基之前会发生一些额外的步骤。”

添加一个电子会将第二个SAM分子分裂成自由基。该自由基最终从tRNA中获取一个氢原子，该氢原子被MiaB上的甲硫基取代。

“最初，tRNA上的氢的定位方式既不能接触去除它的自由基，也不能接触需要转移的甲硫基，因为氢和附近连接的原子都排列在相同的位置。飞机，”布克说。“我们的结构表明，MiaB辅助簇上的甲硫基在进行甲硫基化的tRNA的那个位置引起几何结构的变化，变成更多的四面体形状，氢处于最佳位置，被自由基和甲硫基在随后转移的最佳位置。”

这些步骤的结果是添加了甲硫基和成功修饰的tRNA。

接下来，研究人员希望确定在每次周转后如何重建辅助集群，以便该过程可以进行多轮。他们还在研究在人类修饰过程中发挥类似作用的类似蛋白质。