RNA:核糖體合成因子Utp23的結構域功能研究取得重要進展

2021-01-08 生物谷

2013年10月23日，北京生命科學研究所葉克窮實驗室在《RNA》雜誌發表題為「Structural and functional analysis of Utp23, a yeast ribosome synthesis factor with degenerate PIN domain」的文章。

核糖體是所有生物體中合成蛋白質的巨大的分子機器，在真核生物中由4條RNA和~80個蛋白質構成。真核生物核糖體的裝配也是非常複雜的過程，需要約200個保守的蛋白質因子和很多snoRNA的參與。Utp23是參與核糖體小亞基早期裝配的保守的蛋白因子，它含有一個失去活性的PIN核酸酶結構域和C末端的長尾巴。

作者利用蛋白質晶體學，生物化學和酵母實驗分析了Utp23的結構和功能。他們解析了Utp23 PIN結構域的2.5埃的晶體結構，發現它除了包含保守的PIN核心結構，還有一些特殊的結構——N末端額外的螺旋，C末端的延伸區域和一個鋅指結構。作者還通過定點突變分析了Utp23的功能位點。他們發現螺旋1上的多個保守的鹼性胺基酸殘基對生長很重要，並和Utp23在體外結合RNA的活性有關。他們發現破壞鋅指結構會嚴重的抑制酵母生長。Utp23的C末端尾巴包含一小段的保守序列，C末端的缺失能破壞Utp23和另一個核糖體裝配因子snR30 RNA的結合，影響Utp23和核糖體前體的結合。該工作為理解Utp23在核糖體裝配過程中的功能提供了重要的結構基礎。

論文的第一作者是我所和北京協和醫學院聯合培養的博士研究生盧靜。孫夢依同學也參與了此研究工作。葉克窮博士是本文通訊作者。此項研究受中國科技部和北京市科委資助，在北京生命科學研究所完成。(生物谷Bioon.com)

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RNA   doi:10.1261/rna.040808.113

Structural and functional analysis of Utp23, a yeast ribosome synthesis factor with degenerate PIN domain

Jing Lu, Mengyi Sun and Keqiong Ye

During synthesis of yeast ribosome, a large complex, called the 90S pre-ribosome or the small subunit processome, is assembled on the nascent precursor rRNA and mediates early processing of 18S rRNA. The Utp23 protein and snR30 H/ACA snoRNA are two conserved components of 90S pre-ribosomes. Utp23 contains a degenerate PIN nuclease domain followed by a long C-terminal tail and associates specifically with snR30. Here, we report the crystal structure of the Utp23 PIN domain at 2.5-? resolution. The structure reveals a conserved core fold of PIN domain with degenerate active site residues, a unique CCHC Zn-finger motif, and two terminal extension elements. Functional sites of Utp23 have been examined with conservation analysis, mutagenesis, and in vivo and in vitro assays. Mutations in each of three cysteine ligands of zinc, although not the histidine ligand, were lethal or strongly inhibitory to yeast growth, indicating that the Zn-finger motif is required for Utp23 structure or function. The N-terminal helix extension harbors many highly conserved basic residues that mostly are critical for growth and in vitro RNA-binding activity of Utp23. Deletion of the C-terminal tail, which contains a short functionally important sequence motif, disrupted the interaction of Utp23 with snR30 and perturbed the pre-ribosomal association of Utp23. Our data establish a structural framework for dissecting Utp23 function in the assembly and dynamics of 90S pre-ribosomes.

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