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施一公团队《细胞》解析酵母ILS状态剪接体

作者:社会保障
出处:www.lunrr.com
时间:2019-11-18

资料来源:浙江西湖高等研究院,发布日期:2017/9/15 1:16336022

选择字号:萧中

施龚毅团队《细胞》北京时间9月15日凌晨,Cell在线发表了施一公教授研究小组题为“酿酒酵母内含子套索体的结构”的论文,并对内含子套索体进行了分析,平均分辨率为3.5A 施一公教授是这篇文章的通讯作者。签署方是西湖大学和浙江西湖高等研究院。清华大学生命研究所的万薛瑞博士、高级研究中心的严创业博士和白锐博士是本文的共同主要作者。

内含子的去除主要通过两步酯交换反应来实现,酯交换反应由剪接体催化(下图) 对于每个内含子,为了调节反应的不同组在适当的时间呈现适当的构象以发挥它们的活性,剪接体的组分以高度精确的顺序结合和解离,以组装一系列具有不同构象的分子机器,统称为剪接体。 根据它们在核糖核酸剪接过程中的生化特性,这些剪接体被进一步分为几个状态,如E、A、B、Bact、B*、C、C*、P、ILS等。(下图二)

照片引自:y . Shi(2017)。剪接体:a蛋白导向金属核酶。分子生物学杂志,429 (17),2640-2653。

在该结构中,首次观察到四个参与解聚剪接体的关键卵和一个在解聚剪接体中起重要作用的剪接因子。 结构分析补充了剪接体在剪接后期解聚的关键信息,描述了剪接体完成酯交换反应后解聚前催化反应活性中心的变化,并从结构生物学的角度提出了剪接体解聚的两种可能的分子模型。 对这种结构的分析为多年来对该领域剪接体解聚机理的推测提供了重要依据。

剪接体由五个小核核糖核蛋白(snRNP)、十九个复合体(NTC)、十九个复合体相关蛋白(Related Protein)和一系列辅助蛋白组成,涉及100多个蛋白和至少五个核糖核酸分子 在剪接过程中,剪接前体信使核糖核酸分子按照高度精确的序列逐步集中组装,并进行大规模的结构重组,使剪接前体信使核糖核酸分子能够完成复杂的剪接任务 剪接是真核细胞进行正常生活活动不可缺少的核心环节,因此具有重要的生物学意义。在组装、活化和催化反应过程中获得不同状态的剪接体结构是最基本和最具挑战性的结构生物学问题之一(《自然》杂志在2014年初发表了一篇回顾100年结晶学的综述文章,认为剪接体和核孔复合体的结构是未来最想分析的蛋白质复合体)

自2015年8月以来,施一公教授的研究团队已经报道了拼接反应中5个关键状态拼接复合体的高分辨率结构,即3.8埃预组装复合体tri-snRNP、3.5埃活化状态复合体Bact复合体、3.4埃第一次后催化反应复合体C复合体、4.0埃第二次后催化活化状态复合体C*复合体和3.6埃内含子套索拼接ILS复合体 这五种高分辨率结构所代表的剪接体状态基本涵盖了整个剪接途径中的关键催化步骤,提供了迄今为止不同工作状态下剪接体最清晰的结构信息,极大地促进了核糖核酸剪接研究领域的发展。 2017年5月,施一公教授的研究小组还解释了人体剪刀的工作状态(3.76A的步骤2的催化活化状态下的人体C*复合体),并解释了人体剪刀在催化步骤2的酯交换反应中的作用机理(见BioArt的前一份报告:史龚毅小组首次报道了人体剪刀的原子分辨结构)

intron lasso剪接体ILS复合体的解体标志着剪接周期的结束。早在2015年8月,施一公教授的研究小组就分析了粟酒裂殖酵母3.6埃内含子套索剪接体ILS复合体 然而,最新研究表明,酿酒酵母和裂殖酵母的ILS复合物在总体构象、蛋白质组成和核糖核酸(下图)方面具有高度相似性

酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)代替酿酒裂殖酵母的ILS复合物除剪接因子Cwc23外,还含有三种Ntr复合物成分:ATPase/解旋酶Prp43、Nt1/Spp 382和Nt2。 酿酒裂殖酵母含有四种蛋白质:Cwf11、Cwf19、Cwf17和Cyp1 除Cwf19外,其他三种蛋白在酿酒酵母中没有同源蛋白

在酿酒酵母ILS复合物的中心,Prp8、Snu114、三种第19复合物(NTC)蛋白质(Cef1、Cf1、Syf2)和六种NTC相关(NTR)成分(Cc2、Cwc15、Bud31、Ecm2、Prp45、Prp46)在活化位点与核糖核酸相互作用,并且C*复合物具有一定的相似性(如下图) 这种结构为理解离子液体复合体的解离模式提供了更合理的机制。

内容转载自微信公众号“Biaart”

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