施一公组首次报道人源剪切体原子分辨率结构

医谷 · 公众号 · 医学 · 2017-05-15 17:31

正文

请到「今天看啥」查看全文

RNA 剪接这一复杂的生理过程由剪接体（spliceosome）来执行。剪接体是细胞中已知的最为复杂的大分子机器，分子量巨大并且高度动态，主要由蛋白质 - 核酸形成的复合物（ribonucleoprotein，RNP）组装形成，它在前体信使 RNA（pre-mRNA）上完成识别、组装、激活、催化等一系列过程，并最终在反应结束后解离成许多小的功能单元，以进入下一个反应循环。根据剪接体的组成与构象的不同，可以将剪接体分为 E、A、B、Bact、B*、C、C*、P、ILS 等若干状态（图 1）。

图 1. 剪接反应过程示意图（图片修改自 Janine，2012）

解析剪接体的高分辨率结构对于理解剪接反应的机理至关重要。2015 年 8 月，施一公课题组在世界上率先解析了酵母剪接体的高分辨率结构，在 2016 年又陆续报道了酵母剪接体在不同工作状态下的高分辨结构，提供了迄今为止最为全面和清晰的剪接体结构信息，揭示了 RNA 剪接的分子基础，极大地推动了这一领域的发展。

然而与酵母剪接体相比，以人类为代表的高等生物的剪接体组成、组装和调控更为复杂，其结构研究也因为组成的复杂性和构象的不稳定性而进展缓慢。由于超过 1 / 3 的人类遗传病与剪接过程中的错误直接相关，解析人源剪接体的结构不仅能帮助理解剪接反应的化学本质，更能促进对一些疾病发病机制的理解，并为研发针对剪接体的相关药物提供可能。因此人源剪接体的结构解析是极其重要并亟需解决的难题。

在最新发表的《细胞》研究长文中，施一公研究组利用修饰过的 pre-mRNA，在体外进行人源剪接体的组装，把剪接反应锁定在了第一步反应之后与第二步反应之前的状态，即 C * 状态。由于人源剪接体非常不稳定，研究人员使用化学交联剂在温和的条件下对剪接体进行固定，成功获得了稳定的人源剪接体样品，并采用单颗粒冷冻电镜重构出了 3.8 埃的近原子分辨率结构（图 2 和图 3）。