中新網(wǎng)合肥9月9日電 (記者 吳蘭)記者9日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部許超教授、張凱銘教授與西班牙分子生物學(xué)中心Encarna Martinez-Salas教授合作，利用單顆粒冷凍電鏡技術(shù)解析了人源Gemin5基因產(chǎn)物羧基端結(jié)構(gòu)域的三維結(jié)構(gòu)——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(jī)制。
研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Gemin5羧基端發(fā)生突變導(dǎo)致其十聚體結(jié)構(gòu)破壞，是引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的重要原因。相關(guān)成果9月2日在線發(fā)表于《自然-通訊》。
Gemin5最早在運(yùn)動神經(jīng)元存活(SMN)復(fù)合體中被發(fā)現(xiàn)，是SMN復(fù)合物中最大的亞基，其基因缺陷導(dǎo)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(xué)功能。前一部分結(jié)構(gòu)與RNA剪切相關(guān)，后一部分的結(jié)構(gòu)則與RNA翻譯功能有關(guān)?！?/p>
2016年，許超課題組揭示了Gemin5氨基端WD40結(jié)構(gòu)域識別小核RNA(snRNA)的機(jī)制?！暗獹emin5另外一半結(jié)構(gòu)到底是什么樣？它的基因突變又是如何導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病產(chǎn)生，一直都不清楚?！痹S超說。
此次研究中，課題組人員利用冷凍電鏡技術(shù)解析了Gemin5羧基端的三維結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)Gemin5羧基端通過疏水作用形成十聚體。許超說，“這種由雙五聚體組成十聚體的結(jié)構(gòu)在RNA結(jié)合蛋白質(zhì)中還屬首次發(fā)現(xiàn)?！?/p>
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(diǎn)的表面與帶負(fù)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(dǎo)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(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生?！痹S超進(jìn)一步分析說。
此次工作為進(jìn)一步研究Gemin5缺陷導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)疾病的機(jī)理，以及Gemin5獨(dú)立于SMN復(fù)合物的生物學(xué)功能提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
審稿人認(rèn)為，“這個結(jié)構(gòu)非常有趣，他們分析了導(dǎo)致疾病發(fā)生的基因突變，并且通過突變實驗支持結(jié)論?！薄罢w而言，這個電鏡結(jié)構(gòu)具有很高的質(zhì)量，這些結(jié)果對于RNA領(lǐng)域的研究人員具有重要意義。”(完)