剪接體中NTC複合物識別RNA機制研究

《剪接體中NTC複合物識別RNA機制研究》是依託清華大學，由殷平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：剪接體中NTC複合物識別RNA機制研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：殷平
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

在真核生物中前體mRNA成熟的關鍵一步是前體mRNA的剪接（splicing）。該反應是由被稱為剪接體（spliceosome）的巨大核酸蛋白複合物以及許多剪接因子參與的兩步轉酯反應組成。有一類複合物稱為NTC複合物（Nineteen Complex）始終參與剪接體不同過程，表明了該複合物在剪接體組裝和催化反應起著極其重要的作用。NTC複合物是由包括Prp19在內的至少10個蛋白組成，僅Cwc2能夠結合RNA。我們已經解析報導了Cwc2 的RNA結合核心結構域結構，在此基礎上，本項目申請擬進一步鑑定Cwc2結合RNA序列，解析Cwc2-RNA複合物結構，闡述NTC複合物識別RNA機制，並且體外重組NTC複合物核心組分，研究其是如何通過Cwc2來調控剪接體中RNA之間相互作用。該研究能夠為剪接體研究領域提供重要的指導作用。

結題摘要

在真核生物中前體mRNA 成熟的關鍵一步是前體mRNA 的剪接（splicing）。該反應是由被稱為剪接體（spliceosome）的巨大核酸蛋白複合物以及許多剪接因子參與的兩步轉酯反應組成。NTC 複合物（Nineteen Complex）始終參與剪接體不同過程，表明了該複合物在剪接體組裝和催化反應起著極其重要的作用。NTC 複合物是由包括Prp19 在內的至少10 個蛋白組成，僅Cwc2 能夠結合RNA。我們已經解析報導了Cwc2 的RNA結合核心結構域結構，在此基礎上，本項目最初擬進一步鑑定Cwc2 結合RNA 序列，解析NTC複合物結構，闡述NTC 複合物識別RNA 機制，為揭示NTC複合物在剪接過程中的作用提供線索。 本項目執行期中，由於電鏡研究技術的飛速發展, 實驗室其他研究小組參考我們的研究經驗，通過在NTC複合物上添加親和標籤，進而純化剪接體複合物獲得成功，最終於2015年在Science上報導了剪接體複合物的冷凍電鏡結構，該結構包括了我們的研究對象NTC複合物結構。 本項目轉而研究PPR蛋白家族識別RNA的分子機制。PPR蛋白（Pentatricopeptide Repeat）是新近鑑定廣泛存在的一類序列特異性RNA結合蛋白。PPR蛋白發揮功能主要是通過特異性識別線粒體或葉綠體中重要基因的一段RNA序列，來調控各種過程的RNA代謝。PPR蛋白是由多個重複序列單元串聯組成。本項目小組獲得了PPR10蛋白在未結合RNA和特異結合靶標單鏈RNA兩種狀態下的高解析度晶體結構，清晰地揭示了PPR蛋白特異性識別RNA鹼基的分子機理。該文章在Nature雜誌2013年12月5日刊出。這是世界上首次對PPR蛋白和RNA複合物結構的報導。 我們還對PPR蛋白-RNA相互作用與自身二聚體形成的關係進行了探索研究，發現PPR10蛋白和RNA複合物的二聚化狀態以及PPR10蛋白結合RNA的強度會由氨基端的長度所調控。我們結合複合物結構分析，設計了一種新型PPR結構骨架單元，成功開發出能夠分別特異性識別4種鹼基的重複序列。根據RNA序列可以設計組裝PPR重複單元識別靶標RNA。以上研究為全面理解PPR識別RNA 序列的分子機制提供理論解釋； 有助於PPR作為RNA識別工具用於農業和基因工程。