南京信帆生物：Lsm2-8特異識別U6小核RNA3’末端序列

研究組在新研究中，成功構建Lsm2-8蛋白質復合物自組裝的晶體結構，在揭示其特異識別U6小核RNA 3’末端序列的分子機制。此課題的完成攻克了世界上多個研究組感興趣的難題。

在真核生物中，執行翻譯功能的信使RNA(messenger RNA)在細胞核內的成熟需要經歷一個非常復雜的剪切和拼接過程，這個過程主要是由五個小核核糖核蛋白(small nuclear ribonucleoproteins, snRNP)和一系列的輔助蛋白構成的巨大分子機器——剪切體(spliceosome)執行的。每種snRNP都由一條小核RNA(small nuclear RNA)和與之特異性結合的七元環蛋白質復合物組成。

大部分的七元環復合物是Sm 蛋白質七聚體，只有在U6小核核糖核蛋白中為Lsm蛋白質七聚體復合物。Lsm蛋白家族有十多個成員，在各個物種中高度保守，參與各種與RNA代謝相關的信號通路。在真核細胞中，組成U6 小核核糖核蛋白的蛋白質復合物是Lsm2/3/4/5/6/7/8。它能夠特異地識別U6 RNA的3’末端序列，并幫助U6 RNA與剪切體其他成員相互作用，催化RNA的剪接過程。

研究組在新研究中通過特殊的蛋白質表達手段獲得了均一性和穩定性良好的自組裝Lsm蛋白質復合物，克服了傳統Lsm蛋白提取方法對蛋白質造成的潛在變性危害。在此基礎上，作者對蛋白質復合物和RNA片段進行了共結晶，結合結構生物學和生物化學的分析手段，揭示了Lsm2-8七聚體蛋白質復合物特異性識別U6 snRNA末端的分子機制。

Lsm2-8蛋白質復合物中的四個亞基Lsm4/8/2/3分別使用兩個保守的序列模式特異性地把U6 RNA 3’末端4個*錨定在七聚體圓環形成的中間空腔內，其中Lsm3識別zui末位的*核苷酸。有趣的是，當這個核苷酸被截去之后，Lsm3仍可以以及其相似的識別模式錨定zui后一個*，引起整個結合序列的后移。除與Lsm4相鄰的Lsm7對RNA的結合貢獻了微弱的氫鍵以外，其他兩個亞基并沒有直接參與到RNA識別中去。這一創造性的新發現從三維晶體結構上描述和解釋了Lsm蛋白對U6 RNA的“末端識別”模式。

由于剪接通路的動態復雜性，自1993年基因剪接的發現被授予了諾貝爾shengli學醫學獎以來，科學家們仍在步履維艱地探索著其中的奧秘。此課題的完成攻克了世界上多個研究組感興趣的難題，將7個不同蛋白質共同表達并結晶。為此領域的相關研究提供了新的設計思路和研究方法。