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中國科學技術大學生命科學與醫(yī)學部教授許超、張凱銘與西班牙分子生物學中心教授Encarna Martnez-Salas合作，利用單顆粒冷凍電鏡技術解析了人源Gemin5基因產(chǎn)物羧基端結(jié)構域的三維結(jié)構——十聚體，揭示了Gemin5羧基端結(jié)合mRNA并調(diào)控其翻譯的分子機制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Gemin5羧基端發(fā)生突變導致其十聚體結(jié)構破壞，是引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的重要原因。相關成果近日在線發(fā)表于《自然—通訊》。
Gemin5基因缺陷導致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生。許超解釋說：“Gemin5的兩個部分分別通過結(jié)合不同類型的RNA來執(zhí)行不同的生物學功能。前一部分結(jié)構與RNA剪切相關，后一部分的結(jié)構則與RNA翻譯功能有關。”
2016年，許超課題組揭示了Gemin5氨基端WD40結(jié)構域識別小核RNA（snRNA）的機制。此次研究中，課題組利用冷凍電鏡技術解析了Gemin5羧基端的三維結(jié)構，發(fā)現(xiàn)Gemin5羧基端通過疏水作用形成十聚體。這種由雙五聚體組成十聚體的結(jié)構在RNA結(jié)合蛋白質(zhì)中屬首次被發(fā)現(xiàn)。
研究還發(fā)現(xiàn)，Gemin5羧基端十聚體形成對結(jié)合mRNA是必需的；G5C十聚體通過帶正點的表面與帶負電的RNA以靜電方式相互作用。
“簡單來說，人體內(nèi)的Gemin5基因發(fā)生突變，如果導致Gemin5十聚體被破壞或者靜電表面不存在了，就不能再結(jié)合RNA，這樣就損害了Gemin5調(diào)控神經(jīng)發(fā)育的功能，從而導致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生。”許超進一步分析。
此次工作為進一步研究Gemin5缺陷導致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機理，以及Gemin5獨立于SMN復合物的生物學功能提供了結(jié)構基礎。
審稿人認為，“他們分析了導致疾病發(fā)生的基因突變，并且通過突變實驗支持結(jié)論。”“整體而言，這個電鏡結(jié)構具有很高的質(zhì)量，這些結(jié)果對于RNA領域的研究人員具有重要意義。”
見習記者王敏
