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科研进展

2009年8月5日,我所叶克穷实验室在《美国科学院院报》在线发表题为“Structural organization of box C/D RNA-guided RNA methyltransferase”的文章,该研究解析了C/D RNA蛋白质复合物的晶体结构,促进了对该复合物的组合方式和其修饰RNA甲基化机理的了解。

发布时间:2009/08/05

200985,我所叶克穷实验室在《美国科学院院报》在线发表题为“Structural organization of box C/D RNA-guided RNA methyltransferase”的文章,该研究解析了C/D RNA蛋白质复合物的晶体结构,促进了对该复合物的组合方式和其修饰RNA甲基化机理的了解。

RNA分子不仅仅作为编码蛋白质的模板,许多不编码蛋白质的RNA在生命活动也有重要的功能。C/D RNA就是一类广泛存在于古细菌和真核生物中的非编码RNA,他们因为含有共同的保守序列模块CD而得名。C/D RNA主要功能是指导RNA底物——如rRNAsnRNAtRNA——发生特定位点上核糖的甲基化。C/D RNA含有一段向导序列,这段序列通过和修饰位点两边的碱基序列互补配对而实现对底物的特异性选择。在古细菌中,C/D RNARNA结合蛋白L7Ae、骨架蛋白Nop5和甲基化酶fibrillarin三个蛋白质亚基组成RNA-蛋白质复合体,该复合物能对底物进行特异位点的甲基化修饰。虽然科学家对该复合体的组装和功能研究已经持续了十多年时间,但目前还不了解复合物的整体结构。该研究通过结构生物学手段,使用X射线衍射技术解析了一个4埃分辨率的C/D RNP复合物晶体结构。该结构包含了全部三个蛋白亚基和半个C/D RNA,也是目前获得的最完整的C/D RNP复合物结构。该结构加深了对复合物组装方式的认识,发现C/D RNA是通过和L7AeNop5的碳端结构域共同结合装配到复合物,进一步证实催化亚基fibrillarinNop5氮端结构域结合。作者发现不同结构中催化亚基占据了不同的位置,显示了该复合物结构内部的活动性,并推测催化亚基的运动可能是其结合底物过程中的必要步骤。另外结构提示Nop5碳端结构域上的一个结构突起可能影响C/D RNA的特异装配,以及C/D RNA和底物的结合。新的结构模型促进了对C/D RNP的组合方式和工作机理更深入的理解。

该文章的第一作者与通讯作者是我所叶克穷博士,论文的其他作者还包括我所贾茹、林金钟、巨名华、彭进、徐安毕和我所与中国协和医科大学联合培养的博士生张丽漫,该研究由科技部和北京市政府资助,在北京生命科学研究所完成。