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Cell同期发表中国学者两项重要结构生物学成果
发布时间:2018-05-28]  阅读次数:511次

来源:分析测试百科网

  中国科学院生物物理研究所和清华大学的两支研究组分别在Cell上发表重要成果,报道了高致病性嗜肺军团菌(Legionella pneumophila)的新型泛素化酶SidE与ubiquitin和配体的多个复合物的高分辨率晶体结构,以及人源核酸内切酶Dicer蛋白的全长高分辨率结构。

  第一篇文章中,研究人员过大量的尝试,成功获得了SidE在其两步催化反应中,与ubiquitin及其配体的高分辨率晶体结构。SidE的apo结构表明,mART结构域和PDE结构域的催化口袋互相远离并朝向不同的方向,提示这两个结构域的催化过程是相互独立的;同时这两个结构域又通过一段保守的基序紧密结合,当丧失这种相互作用时,两个结构域的活性都受到了影响。mART结构域与ubiquitin及辅因子NAD的复合物结构显示,mART结构域利用其表面的一个高度保守区域参与结合ubiquitin,而这个互作界面非常靠近mART的催化中心;ubiquitin的C末端tail则贡献了其主要的结合位点,尤其是第72位及74位的精氨酸紧密结合到mART结构域的酸性氨基酸形成的口袋里。

  研究人员还发现NAD则结合于mART结构域经典的R-S-E motif上,其烟酰胺基团则朝向ubiquitin的42位精氨酸方向,等待着催化形成ADPr-Ub。PDE结构域与ubiquitin及ADP-ribose的复合物结构表明,ubiquitin结合于PDE结构域催化口袋的一侧,其Lys6-Thr9这段区域及His68贡献了主要的结合位点,Arg42朝向PDE结构域的活性中心;PDE结构域在结合了ubiquitin后会产生局部的构象变化,以利于催化的进行。

  以上所有参与结合及催化的关键氨基酸,研究人员均利用突变体实验进行了酶活验证。此外,研究人员还发现SidE家族蛋白对底物的识别不依赖于底物蛋白的特定三维结构,只要底物蛋白上含有能够进入SidE催化口袋的丝氨酸,那么均可被泛素化修饰。这些结果不仅较为完整地阐明了SidE家族蛋白新颖的泛素修饰机制,还为开发基于此新型泛素修饰系统的生物学工具提供了基础。

  另外一篇文章中,研究人员通过体外重组的方法获得了人源Dicer-TRBP复合体与一种微小RNA的前体 pre-let-7所形成的三元复合体,并解析了该复合体的两种三维结构状态。

  一种是pre-let-7的茎部呈完全互补结构(hDicer-TRBP-pre-let-7 complex class I),另一种是pre-let-7的茎部呈部分解离的状态(hDicer-TRBP-pre-let-7 complex class II)。王宏伟研究组与清华大学张强锋研究组合作,通过化学修饰测序(icSHAPE)、核糖核酸酶酶切、测序胶电泳等技术,发现pre-let-7在溶液中呈动态的构象平衡,一部分pre-let-7的茎部是完全配对的双链螺旋结构,也有一部分pre-let-7的茎部是呈部分解离的状态。

  深入的研究表明人源Dicer蛋白与TRBP形成的复合体与pre-let-7结合可以促进该RNA向茎部完全配对的双链螺旋结构转换,确保其茎部在被Dicer蛋白切割前的构象均一性,从而保证微小RNA产物的精确长度。正是这个机制有可能保证了人源Dicer蛋白精确地将众多结构特征不同的微小RNA前体切割成具有共同的22nt长度的产物。这项工作为进一步解析微小RNA的成熟机制奠定了基础。


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