Cell重要成果：RNA剪切视图

　　

生物通报道  来自耶鲁大学的科学家以最详细的细节描述了RNA执行基因表达化学过程的特征。在发表于10月26日《细胞》（Cell）杂志上的论文中，研究人员报告了II型内含子(group II introns)的14个晶体结构。II型内含子是一种具有酶催化功能的内含子，参与RNA剪切这一遗传复制的关键阶段。这些新视图捕获了这一内含子的工作部件及运作的多个步骤，揭示了运作的化学机制。

首席研究员、耶鲁大学化学教授及分子、细胞与发育生物学教授Anna Pyle说：“我们不仅仅是得到了一个快照，我们捕获了运行中的内含子。”

RNA的一个主要功能是复制所有的遗传信息，使其能够被细胞蛋白质工厂——核糖体读取。然而RNA需要编辑，编辑的一个早期步骤就是剪切。

RNA剪接是将DNA模板链转录出的最初转录产物中的内含子除去，将外显子片段重新连接形成一个连续的RNA分子的过程，通过这种方式在任何特定的时间生成生物体所需的正确蛋白。在许多的生物体中这一极其重要的剪切和粘贴（cut-and-paste）作用有时候是通过称作II型内含子的内在RNA元件以自我催化的方式完成。在更为复杂的生物体，包括人类，这一过程则通过一个相似但更为复杂的机器——剪接体（spliceosome）来完成。剪切体是由II型内含子进化而来且作用机制与之相似。

Pyle 说：“剪切是基因表达一个非常基础的阶段。每当剪切变得一团糟之时，你就会发现有一种疾病由此产生。然而直到现在我们还没有真正从化学角度了解剪切反应。”

新论文是以Pyle'实验室从前的研究工作为基础，在原子水平上观察了剪切过程，并进一步确立了RNA的化学和结构复杂性，证实它能够招募诸如镁和钾等不同的金属，使其与RNA一起作用。新研究特别强调了这一过程中金属离子的作用及多样性。

论文的主要作者、Pyle实验室博士后研究人员Marco Marcia说：“我们正在制作催化剪切反应的视图。我们看到了反应前后的动态。”

研究人员说RNA有可能执行了比以前认为的更多的功能。“RNA正揭示其能够利用环境中的金属来进行它的化学转换。RNA能够像蛋白质一样完成更复杂的化学作用，”Pyle说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Visualizing Group II Intron Catalysis through the Stages of Splicing

Group II introns are self-splicing ribozymes that share a reaction mechanism and a common ancestor with the eukaryotic spliceosome, thereby providing a model system for understanding the chemistry of pre-mRNA splicing. Here we report 14 crystal structures of a group II intron at different stages of catalysis. We provide a detailed mechanism for the first step of splicing, we describe a reversible conformational change between the first and the second steps of splicing, and we present the ligand-free intron structure after splicing in an active state that corresponds to the retrotransposable form of the intron. During each reaction, the reactants are aligned and activated by a heteronuclear four-metal-ion center that contains a metal cluster and obligate monovalent cations, and they adopt a structural arrangement similar to that of protein endonucleases. Based on our data, we propose a model for the splicing cycle and show that it is applicable to the eukaryotic spliceosome.