中國(guó)科大首次揭示了Gemin5的WD40結(jié)構(gòu)域特異識(shí)別小核RNA前體（pre-snRNAs）的分子機(jī)理
人的剪切體復(fù)合物的核心在細(xì)胞核中由snRNP組成，snRNP由pre-snRNA經(jīng)細(xì)胞核轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞質(zhì)后和其他蛋白質(zhì)因子組裝形成,稱為snRNP在細(xì)胞質(zhì)中的成熟化。SMN復(fù)合物負(fù)責(zé)協(xié)助pre-snRNA組裝成為snRNP。 SMN復(fù)合物的缺陷會(huì)導(dǎo)致SMA脊髓性肌肉萎縮癥。Gemin5作為SMN復(fù)合物中最大的組分，特異識(shí)別pre-snRNA中的指紋區(qū)，即Sm位點(diǎn)（A(U)4–6G），并將pre-snRNA轉(zhuǎn)運(yùn)給Sm復(fù)合物，使得Sm七元環(huán)復(fù)合物可以取代Gemin5裝配在pre-snRNA的Sm位點(diǎn)，完成snRNP的裝配。此外，Gemin5還可以特異識(shí)別5‘ m7G帽子，這一結(jié)構(gòu)為mRNA和pre-snRNA所特有。因而，Gemin5識(shí)別pre-snRNA的Sm位點(diǎn)的分子機(jī)制，以及Gemin5如何特異識(shí)別5’m7G，以及其細(xì)胞內(nèi)功能，一直以來都是國(guó)際上研究的一個(gè)熱點(diǎn)。
許超課題組和多倫多大學(xué)的閔金榮教授緊密合作，首先解析了Gemin5 的N端單體結(jié)構(gòu)，揭示了Gemin5 N端由14個(gè)WD40重復(fù)序列構(gòu)成了兩個(gè)交聯(lián)的WD40 螺旋槳盤狀結(jié)構(gòu)。再此基礎(chǔ)上，他們又解析了Gemin5 WD40結(jié)構(gòu)域和U4 pre-snRNA的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，以及Gemin5 WD40結(jié)構(gòu)域和m7GpppG帽子類似物的復(fù)合物結(jié)構(gòu)，清楚地展示了Gemin5識(shí)別AAUUUUUG RNA的序列特異性，以及結(jié)合m7GpppG的甲基化依賴性，并且發(fā)現(xiàn)Gemin5結(jié)合兩個(gè)底物分別在其WD40結(jié)構(gòu)域的不同位點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，他們提出了Gemin5同時(shí)在5‘端m7G以及3’附近Sm位點(diǎn)同時(shí)結(jié)合pre-snRNA的模型，并且該模型得到了其他生物化學(xué)，分子生物學(xué)以及體內(nèi)pull-down實(shí)驗(yàn)的支持。本結(jié)構(gòu)同時(shí)也是首次解析了含WD40結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)和m7G甲基化RNA的復(fù)合物。該復(fù)合物結(jié)合m7G的口袋對(duì)于今后設(shè)計(jì)針對(duì)Gemin5結(jié)合pre-snRNA的小分子化合物提供了進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
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許超教授和閔金榮教授為本論文的共同通訊作者。本研究工作得到了國(guó)家自然基金委面上基金（31570737)）。文章鏈接：
http://genesdev.cshlp.org/content/early/2016/11/10/gad.288340.116.abstract
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