北京生科所叶克穷发表《自然》文章

　　

生物通综合：来自北京生命科学研究所（National Institute of Biological Sciences，NIBS）叶克穷博士和李玲博士发表了催化假尿嘧啶形成的H/ACA RNA蛋白质完整复合物的空间结构，为dyskerin突变致病机理提供了一些启发，为近一步研究H/ACA RNP复合物在催化假尿嘧啶形成、核糖体RNA剪切和端粒酶功能中的作用提供了基础。这一研究成果公布在9月21日《Nature》杂志上(之前公布了在线版）。

这一研究项目受到科技部863项目和北京市政府资助，在北京生命科学研究所完成的。晶体衍射数据的采集获得了日本SPring-8同步辐射光源的支持。该工作还得到段景绮、康彦勇和王伟同学的帮助。

原文：
Nature 443, 302-307(21 September 2006) 
doi:10.1038/nature05151; Received 16 May 2006; Accepted 9 August 2006; Published online 30 August 2006
Crystal structure of an H/ACA box ribonucleoprotein particle
[Abstract]

假尿嘧啶是最普遍的RNA修饰形式。假尿嘧啶也被称为鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶以外的第五种碱基。核糖体RNA就含有大量的假尿嘧啶，这些保守的假尿嘧啶位于核糖体关键功能区，一直被认为和核糖体的结构和功能有重要关系。H/ACA 复合物是一类从古细菌到人类高度保守的假尿嘧啶合成酶，主要催化核糖体RNA特定位点上的尿嘧啶转化为假尿嘧啶。H/ACA复合物也是目前发现最复杂的假尿嘧啶合成酶，由四个蛋白质Cbf5/dyskerin, Nop10, Gar1和L7ae，还有一条决定修饰特异性的H/ACA 向导RNA组成。该酶独特之处在于向导RNA的功能：向导RNA通过和底物RNA被催化的尿嘧啶两边的碱基序列互补配对来选择特定的修饰位点。这种由RNA介导的底物识别机理赋予了该酶“可编程”的能力，当复合物和不同的向导RNA结合后，就可以识别不同的底物位点。有近百种人源H/ACA RNA指导着假尿嘧啶的生物合成。另外，某些H/ACA 复合物还参与核糖体RNA的剪切加工，参与人类端粒酶的组成。基因分析已经证明该复合物中的dyskerin蛋白质突变可以引起一种罕见的“先天性角化不良”(dyskeratosis congenita) 遗传病。

研究人员利用X射线晶体衍射技术解析了H/ACA 完整复合物的三维结构（见下），这一工作大大增进了对这类合成酶组织形式和工作原理的认识。晶体结构显示其中L7ae, Nop10 和Cbf5三个蛋白质和H/ACA RNA直接结合，导致该RNA的底物识别序列恰好位于催化反应中心附近，为向导RNA识别底物提供合理的位置。研究人员还构造了一个底物结合模型，模型显示了向导RNA如何和底物结合，从而使被修饰的尿嘧啶定位在反应中心。另外晶体结构显示Gar1蛋白不直接结合RNA，作者提出Gar1可能通过跟Cbf5的相互作用来控制底物的结合与释放。该工作也为dyskerin突变致病机理提供了一些启发，为近一步研究H/ACA RNP复合物在催化假尿嘧啶形成、核糖体RNA剪切和端粒酶功能中的作用提供了基础。

文章的审稿人评价该工作“显著提高了对H/ACA 复合物各个组分功能以及对催化相关结构的理解”，“是一项对RNA修饰领域十分重要的贡献。”

附：

（左为叶克穷博士，右为李玲博士）

叶克穷 博士

教育经历

1995  浙江大学生物学学士

2000  中科院生物物理所博士

工作经历

2005-present 北京生命科学研究所研究员

2001-2005  Memorial Sloan-Kettering Cancer Center博士后（ Dr. Dinshaw J. Patel）

研究概述

该实验室主要研究蛋白质和核糖核酸之间的相互作用。核糖核酸除了在基因表达中作为信使，还有很多其他的功能。在各种生物体中已经发现了很多非编码的核糖核酸，它们不翻译成蛋白质，却在结构、催化、基因调节中起重要作用。这些非编码核糖核酸通常和蛋白质结合后行使其功能。该实验室一个主要的研究领域是所谓的核酸干扰。这是由长度约为21个核甘酸的微小核糖核酸介导的基因调控过程。该实验室将研究这些微小核酸是如何生成、如何工作、又是如何受到调控的。其他的课题还包括一些由核糖核酸介导的核糖核酸修饰系统。该实验室主要使用X光晶体学，核磁共振等结构方法以及生化分析作为研究手段。

（以上部分内容来自NIBS）

（生物通：万纹）