施一公研究组实现RNA剪接领域里程碑式重大突破

剪接体高分辨率三维结构获解析

来源:中国科学报 2015-8-24 陈彬

  近日,中科院院士、清华大学教授施一公研究组在《科学》杂志同时在线发表了两篇背靠背研究长文,分别报道了通过单颗粒冷冻电子显微技术(冷冻电镜)解析的酵母剪接体近原子分辨率的三维结构,并在此结构基础上进行详细分析,阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理。这是科学家首次捕获到真核细胞剪接体复合物的高分辨率空间三维结构,并阐述相关工作机理。

  在所有真核细胞中,基因表达分为三步进行,分别由RNA聚合酶、剪接体和核糖体执行。其中,剪接体的作用是针对由多个内含子和外显子间隔形成的前体信使RNA,通过去除内含子、连接外显子,使前体信使RNA转变为成熟的信使RNA。

  “这就好比用石头建一所房子,前体信使RNA就像是原始的石料,剪接体的间接作用便是石匠在按照建造图纸,将石料打磨成规整的建筑石材。”中科院院士、中国疾病预防控制中心副主任高福说。

  “剪接是真核细胞进行正常生命活动不可或缺的核心环节,因此具有重大的生物学意义。”施一公说,许多人类疾病都归咎于基因的错误剪接或是针对剪接体的调控错误。人类35%的遗传紊乱是由于基因突变导致单个基因的可变剪接引起的。因此,剪接体的结构解析一直被认为是最值得期待的结构生物学研究之一。

  通过清华课题组的研究,人类终于看清剪接体的外形轮廓以及各个蛋白相互缠绕形成的分子量和体积巨大的复合物结构。此外,通过对剪接体RNA组分进行细致的结构分析,课题组还搭建了前体信使RNA被剪切、连接的原子模型,阐述了剪接反应进行的分子机制。

  美国加州大学圣地亚哥分校细胞与分子医学系教授付向东表示,通过对剪接体近原子分辨率结构的解析,解决了该领域的核心问题,是RNA剪接领域里程碑式的重大突破。

  美国科学院院士、美国斯隆-凯特琳癌症研究中心教授丁绍·帕特尔表示,该成果对理解剪接体相关疾病的发病机理以及发展针对这些疾病的治疗方案具有明显的长期影响。“剪接体的结构是完完全全由中国科学家利用最先进的技术在中国本土完成。这是中国生命科学发展的一个里程碑,它将影响并鼓励下一代青年人进入生命科学研究领域。”帕特尔说。

 

2015年08月24日 15:25:55  清华新闻网

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