施一公研究组在《Cell》上发表论文首次报道人源剪接体的高分辨率三维结构

2017年5月12日,清华大学生命学院施一公研究组于《细胞》(Cell)在线发表了题为《人源剪接体的原子分辨率结构》(An Atomic Structure of the Human Spliceosome)。这是第一个高分辨率的人源剪接体结构,也是首次在近原子分辨率的尺度上观察到酵母以外的、来自高等生物的剪接体的结构,进一步揭示了剪接体的组装和工作机理,为理解高等生物的RNA剪接过程提供了重要基础。 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)。

                   图2. 人源剪接体的结构示意图

                  图3. 人源剪接体与酵母剪接体的比较

在该结构中,剪接体核心区分辨率高达3.0-3.5埃,清晰地展示了由20余个蛋白与RNA组成的催化反应中心的结构(图4 )。同时,他们观察到与第二步反应密切相关的剪接因子所呈现出的特定构象,对于稳定反应活性中心以及催化第二步转酯反应至关重要。该结构的解析为揭示第二步反应过程中剪接体的构象变化以及3 '剪接位点的识别提供了重要的结构依据。

图4 人源剪接体的催化中心与调控机制

施一公教授为本文通讯作者; PTN项目15级博士生张晓峰、结构生物学高精尖创新中心卓越学者闫创业、医学院博士生杭婧为本文共同第一作者,闫创业博士同时为本文共同通讯作者;生命学院博士后Lorenzo I. Finci 参与了这项研究;清华大学冷冻电镜平台主管雷建林研究员协助数据收集,平台工作人员李晓梅、李晓敏在数据收集过程中提供了帮助;本课题得到了清华大学冷冻电镜平台,高性能计算平台、国家蛋白质设施实验技术中心(北京)的大力支持;本工作主要获得北京市结构生物学高精尖创新中心的经费支持,并获得了国家自然科学基金委以及科技部的资助。

本文链接http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30487-7