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许瑞明研究组发表RNA剪接复合体核心组分snRNP组装机制的重要研究成果
2016-11-22 | 【     】【打印】【关闭

  2016年11月10日,Genes & Development杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所许瑞明研究组关于剪接复合体核心组分snRNP组装机制的研究进展,文章题为:“Structural basis for snRNA recognition by the double-WD40 repeat domain of Gemin5”。

  前体mRNA剪接是一个高度动态的复杂过程,随着剪接反应的进程剪接体复合物随之重组和解离。剪接体组装的基石是5种富含尿嘧啶的小核核糖核酸-蛋白质复合物(U1,U2,U4/ U6和U5 snRNP),它们的核心分别由各自的小核RNA (snRNA)以及结合在其保守Sm序列上的七个不同Sm蛋白所组成。snRNP的正确组装是RNA剪接复合体形成的必要前题,然而其中的分子机制并不清楚。

  在体内,snRNP的组装需要SMN复合物的参与。SMN复合物中的SMN和Gemin2结合Sm蛋白,Gemin5结合snRNA。目前关于后者的机制认识缺乏,揭示Gemin5与snRNA的作用方式和识别特征,对于全面了解SMN复合物介导snRNP组装的分子机制具有重要意义。

  许瑞明研究组通过体外生化实验确定了Gemin5与U4 snRNA的结合区域,并解析了1.9 Å分辨率的Gemin5蛋白N端与snRNA底物的复合物晶体结构。结构显示,Gemin5蛋白N端形成双7叶β-螺旋桨状WD40结构域,横跨这两个WD40顶端的连续的碱性区域结合了U4 snRNA中Sm序列的前六个碱基。研究还发现紧邻Sm序列5’端的一个腺嘌呤对于蛋白的结合也起到重要作用。针对相关氨基酸残基和碱基的一系列定点突变实验结果验证了Gemin5与snRNA之间的序列特异性结合模式,并提示了介导两者相互作用的关键因素。

  由于WD40结构域是近年来鉴定的新型RNA结合蛋白,因此这项工作的另一个重要意义在于首次揭示了串联WD40结构域RNA之间直接的相互作用方式。

  本项工作由国家自然科学基金、北京市自然科学基金、中国科学院战略先导专项基金(B类)资助完成。许瑞明研究组的助理研究员金文星、博士生王奕、副研究员刘超培为文章的共同第一作者。许瑞明研究员和王明珠副研究员为本文的共同通讯作者。

  文章链接

  

  图示:Gemin5蛋白N端WD40结构域与U4 snRNA的复合物晶体结构。(A) Gemin5与包含Sm基序的短区域相结合。(B) Gemin5蛋白的双WD40结构域识别Sm基序及其5’端A碱基。(C) SMN复合物介导snRNP组装的分子模型。

  

  供稿:许瑞明课题组

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