生醫智匯 BioForth: 中央研究院林淑端研究團隊:發現細菌中RNase E 與細胞膜結合對於其 RNA 修飾與降解功能的重要性

中央研究院分子生物研究所特聘研究員林淑端博士率領的研究團隊，包括 Drs. Oleg N. Murashko 以及 Vladimir R. Kaberdin發現大腸桿菌中核醣核酸分解酶(RNase E)酵素活性區與細胞膜結合後可增加其結構的穩定性以及與受質核醣核酸（RNA）的親合力。

細菌與真核生物所使用的 RNA 種類相同（包括：rRNA, tRNA 以及 mRNA），而這些 RNA 與其他蛋白質交互作用並且執行蛋白質的合成。然而，相較於真核細胞，細菌裡的各種 RNA 散佈於整個細菌體中；儘管細菌缺乏膜包覆的胞器，但細菌中主要負責 RNA 修飾與降解的蛋白質複合體 — RNA 降解體（degradosome）仍坐落於特定區域以確保能正確的執行其功能。林淑端博士研究團隊於先前研究中發現，RNA 降解體是由 RNase E、RNA 解旋酶 RhlB、多核酸磷酸酵素 PNPase 以及醣解酵素 Enolase 所組成 (Miczak et al., 1996)，而此 RNA 降解體透過 RNase E 的 N 端使其坐落在細胞內膜 (Liou et al., 2001)，但RNase E 與細胞膜結合的機制與功能仍未知。

該團隊於最近發表的研究中闡明，RNase E 保留性極高的酵素活性區 N 端（NRne, 第 1 到 499 個胺基酸）以及其它同源蛋白的表面帶有高度相似的大量正電荷分布。其中 NRne 上的四個細胞膜結合區位，包括 RNase H、S1、5'-sensor 以及 DNase I 能透過電荷力與酸性磷脂質專一性結合；而大腸桿菌以及其它不同屬細菌 Aquifex aeolicus、 Haemophilus influenzae Rd 和 Synechocystis sp. 中的 RNase G 和 RNase E/G 同源蛋白亦具有相同細胞膜結合特性與能力；有趣的是，試管實驗顯示與細胞膜結合後的 NRne 對於 RNA 受質的結合能力增加且具有高度穩定性，即使自 10°C 逐步加熱至 60°C 也不會改變其二級結構並同時保有正常的酵素活性。因此，林淑端博士研究團隊認為，NRne 與細胞膜結合後能穩定其蛋白質的摺疊並加強與 RNA 受質結合的能力，進而增加蛋白質酵素活性。

這項發現最近刊登於國際知名期刊《美國國家科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences, United States of America, PNAS）發表的最新研究中，闡明大腸桿菌RNase E與細胞膜間交互作用機制以及與其降解RNA功能間的關聯。

訊息來源: 中央研究院

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