清華大學(xué)王宏偉課題組揭示酵母細(xì)胞質(zhì)RNA外切體復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)
清華新聞網(wǎng)7月6日電 清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心研究員王宏偉領(lǐng)導(dǎo)的研究組，在2016年7月出版的《細(xì)胞研究》（Cell Research）發(fā)表題為《酵母細(xì)胞質(zhì)RNA外切體復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)》（CryoEM Structure of Yeast Cytoplasmic Exosome Complex）的研究論文。該實驗室曾于2009年和2014年分別在PNAS和NSMB雜志上報道十亞基RNA外切體Exosome復(fù)合物的多構(gòu)象負(fù)染結(jié)構(gòu)以及其內(nèi)部的多條RNA降解通路等研究成果。本論文承前拓展，揭示了在酵母細(xì)胞質(zhì)中內(nèi)源性外切體復(fù)合物（Exo-Ski7）的RNA-free和RNA-bound兩種構(gòu)象，并報道了分辨率分別為4.2埃和5.8埃的冷凍電鏡三維結(jié)構(gòu)。
RNA在細(xì)胞的正常運(yùn)作中起著重要作用，因而RNA的產(chǎn)生、修飾、監(jiān)控與降解成為生物學(xué)家非常關(guān)心的生物學(xué)問題。王宏偉教授課題組多年來一直從事與外切體（Exosome）相關(guān)的RNA降解通路的研究。Exosome復(fù)合物是廣泛存在于古細(xì)菌和真核生物中的保守的3’端RNA外切酶。酵母中的Exosome復(fù)合物的核心是一個九亞基復(fù)合物（EXO-9），通常與具有促進(jìn)RNA水解活性的亞基Rrp44組成十亞基Exosome復(fù)合物（EXO-10）發(fā)揮作用。細(xì)胞核中EXO-10與輔因子Rrp6結(jié)合參與到rRNA, snRNA等的降解過程中。細(xì)胞質(zhì)中EXO-10以Ski7作為橋梁與SKI complex結(jié)合從而參與到異常mRNA的降解過程中。
Exosome-Ski7 復(fù)合物的RNA降解機(jī)理模型。
王宏偉教授實驗室通過蛋白質(zhì)單顆粒分析技術(shù)，解析了酵母Exo-Ski7的RNA-free和RNA-bound兩種構(gòu)象的4.2埃和5.8埃的三維結(jié)構(gòu)，并通過觀察一系列RNA結(jié)合狀態(tài)的Exosome復(fù)合體的結(jié)構(gòu)差異揭示了RNA底物介導(dǎo)的Exosome復(fù)合物構(gòu)象轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的結(jié)構(gòu)元件。同時結(jié)合生化數(shù)據(jù)，揭示Ski7和Rrp6與十亞基Exosome復(fù)合物結(jié)合的競爭性關(guān)系，提出Exosome復(fù)合物在不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)選擇不同RNA底物進(jìn)行降解的可能機(jī)制。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王宏偉教授為該論文的通訊作者。生命學(xué)院2011級PTN項目學(xué)生劉俊杰，生命學(xué)院2012級學(xué)生牛楚雅和北京大學(xué)生命科學(xué)研究所（NIBS）博士后吳瑤為該論文共同第一作者。生命學(xué)院本科生汪洋，葉明達(dá)參與了該論文部分工作。北京大學(xué)生命科學(xué)研究所NIBS董夢秋實驗室，黃牛實驗室，高能物理所劉全勝實驗室以及清華大學(xué)生命學(xué)院楊雪瑞實驗室、戴俊彪實驗室合作參與了該課題。所有的冷凍電鏡數(shù)據(jù)均采集于國家蛋白質(zhì)科學(xué)（北京）設(shè)施清華大學(xué)冷凍電鏡平臺，數(shù)據(jù)處理工作獲得了國家蛋白質(zhì)科學(xué)（北京）設(shè)施清華大學(xué)高性能計算平臺以及清華大學(xué)“探索100”超級計算中心的支持。本工作獲得了國家自然科學(xué)基金委、科技部、北京市科委的支持。
《細(xì)胞研究》（cell research）由中國科學(xué)院主管、中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所主辦、中國科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心承辦；為中科院、國家自然科學(xué)基金委重點(diǎn)支持期刊。期刊于1990年創(chuàng)刊以來確立了國際化的辦刊方向，2006年啟動了與國際著名出版集團(tuán)英國自然出版集團(tuán)（NPG）的合作。近幾年來，《細(xì)胞研究》發(fā)表了一系列高質(zhì)量優(yōu)秀論文并迅速引起國際反響，已逐步成為我國和國際科學(xué)家優(yōu)秀科研成果的一個重要傳播發(fā)布平臺。
文章鏈接：
http://www.nature.com/cr/journal/vaop/ncurrent/full/cr201656a.html
http://www.pnas.org/content/104/43/16844.short
http://www.nature.com/nsmb/journal/v21/n1/full/nsmb.2736.html
供稿：生命學(xué)院 編輯：田心
