缺失环节解释了脑细胞中mRNA的传递

脑细胞在每个角落制造蛋白质，包括它们的长分支。缺少这种能力的神经元会导致严重的神经系统疾病，如残疾和癫痫。德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI)MarinoZerial和多特蒙德分子生理学MPI的StefanRaunser以及美因河畔法兰克福脑研究MPI和哥廷根生物物理化学MPI的同事发现了一种新的传递机制，带来了信使RNA(mRNA)，蛋白质的蓝图，到神经元需要的点。

利用一系列技术，研究人员已经确定了一种名为FERY的蛋白质复合物，它将mRNA与细胞内载体联系起来，并阐明了其作用和结构。这一发现可能会使人们更好地了解由渡轮故障引起的神经系统疾病，并可能产生新的医学目标。结果在最近的两篇工作中都有详细说明，这些作品背靠背发表在《分子细胞》杂志上。

“这些出版物为阐明脑细胞中mRNA分布的机制提供了重大进展，”MarinoZerial说。细胞使用mRNA作为蓝图，核糖体作为3D打印机产生重要的蛋白质。然而，脑细胞有一个后勤挑战需要克服：树状的形状，树枝可以在大脑中跨越几厘米。“这意味着成千上万的mRNA需要远离细胞核运输，类似于整个国家正确供应超市的物流工作，”该研究的第一作者JanSchuhmacher说。

到目前为止，研究人员将载体作用归因于细胞内的球形隔室，称为晚期内体。然而，MPI科学家认为，一种不同形式的隔室，称为早期内体(EEs)，也适合作为mRNA载体，因为它们能够沿着细胞内道路网络双向传播。

在第一份由德累斯顿MPI的MarinoZeria尔领导的出版物中，科学家们发现了一种蛋白质复合物的功能，他们称之为FERRY(五亚基内体Rab5和RNA/核糖体中间体Y)。在神经元中，FERRY与EE相连，在运输过程中类似于系紧带。它直接与mRNA相互作用并将其保持在EE上，因此EE成为mRNA在脑细胞中运输和分布的物流载体。

但是FERRY是如何与mRNA结合的呢?就在那时，来自MPI多特蒙德的StefanRaunser小组开始发挥作用。在第二份出版物中，DennisQuentin及其同事使用冷冻电子显微镜(cryo-EM)来推断FERRY的结构以及允许复合物与EE和mRNA结合的分子特征。FERRY的新3D原子模型分辨率为4Ångstroms，展示了一种结合RNA的新模式，该模式涉及卷曲线圈结构域。

科学家们还解释了一些基因突变如何影响FERERRY连接mRNA的能力，从而导致神经系统疾病。“我们的研究为更全面地了解由mRNA转运或分布失败引起的神经系统疾病奠定了基础，这也可能导致治疗相关靶点的识别，”Raunser说。