生物物理所發表RNA剪接複合體核心組分snRNP組裝機制的重要研究成果

　

2016年11月10日，Genes & Development雜誌在線發表了中國科學院生物物理研究所許瑞明研究組（許瑞明系中國科學院大學崗位教授、博士生導師）關於剪接複合體核心組分snRNP組裝機制的研究進展，文章題為：「Structural basis for snRNA recognition by the double-WD40 repeat domain of Gemin5」。

前體mRNA剪接是一個高度動態的複雜過程，隨著剪接反應的進程剪接體複合物隨之重組和解離。剪接體組裝的基石是5種富含尿嘧啶的小核核糖核酸-蛋白質複合物（U1，U2，U4/ U6和U5 snRNP），它們的核心分別由各自的小核RNA (snRNA)以及結合在其保守Sm序列上的七個不同Sm蛋白所組成。snRNP的正確組裝是RNA剪接複合體形成的必要前題，然而其中的分子機制並不清楚。

在體內，snRNP的組裝需要SMN複合物的參與。SMN複合物中的SMN和Gemin2結合Sm蛋白，Gemin5結合snRNA。目前關於後者的機制認識缺乏，揭示Gemin5與snRNA的作用方式和識別特徵，對於全面了解SMN複合物介導snRNP組裝的分子機制具有重要意義。

許瑞明研究組通過體外生化實驗確定了Gemin5與U4 snRNA的結合區域，並解析了1.9 Å解析度的Gemin5蛋白N端與snRNA底物的複合物晶體結構。結構顯示，Gemin5蛋白N端形成雙7葉β-螺旋槳狀WD40結構域，橫跨這兩個WD40頂端的連續的鹼性區域結合了U4 snRNA中Sm序列的前六個鹼基。研究還發現緊鄰Sm序列5』端的一個腺嘌呤對於蛋白的結合也起到重要作用。針對相關胺基酸殘基和鹼基的一系列定點突變實驗結果驗證了Gemin5與snRNA之間的序列特異性結合模式，並提示了介導兩者相互作用的關鍵因素。

由於WD40結構域是近年來鑑定的新型RNA結合蛋白，因此這項工作的另一個重要意義在於首次揭示了串聯WD40結構域RNA之間直接的相互作用方式。

本項工作由國家自然科學基金、北京市自然科學基金、中國科學院戰略先導專項基金（B類）資助完成。許瑞明研究組的助理研究員金文星、中國科學院大學博士生王奕、副研究員劉超培為文章的共同第一作者。許瑞明研究員和王明珠副研究員為本文的共同通訊作者。

　圖示：Gemin5蛋白N端WD40結構域與U4 snRNA的複合物晶體結構。(A) Gemin5與包含Sm基序的短區域相結合。(B) Gemin5蛋白的雙WD40結構域識別Sm基序及其5』端A鹼基。(C) SMN複合物介導snRNP組裝的分子模型。