前體mRNA剪接是一個高度動態(tài)的復雜過程，隨著剪接反應的進程剪接體復合物隨之重組和解離。這個過程對于生物機體基本功能具有重要的意義。近期來自中國科學院生物物理研究所許瑞明研究組解析了1.9 Å分辨率的Gemin5蛋白N端與snRNA。

底物的復合物晶體結(jié)構(gòu)，驗證了Gemin5與snRNA之間的序列特異性結(jié)合模式，并提示了介導兩者相互作用的關(guān)鍵因素。

這一研究成果公布在Genes & Development雜志上，文章的通訊作者是生物物理研究所許瑞明研究員和王明珠副研究員。許瑞明研究員早畢業(yè)于浙江大學，入選國家“千人計劃”，國家“杰出青年基金”，研究組主要從事基因表達與調(diào)控的結(jié)構(gòu)生物學研究。具體研究內(nèi)容又分為基因轉(zhuǎn)錄的表觀遺傳調(diào)控和RNA轉(zhuǎn)錄后加工兩個方向。

剪接體組裝的基石是5種富含尿嘧啶的小核核糖核酸-蛋白質(zhì)復合物（U1，U2，U4/ U6和U5 snRNP），它們的核心分別由各自的小核RNA (snRNA)以及結(jié)合在其保守Sm序列上的七個不同Sm蛋白所組成。snRNP的正確組裝是RNA剪接復合體形成的必要前題，然而其中的分子機制并不清楚。

在體內(nèi)，snRNP的組裝需要SMN復合物的參與。SMN復合物中的SMN和Gemin2結(jié)合Sm蛋白，Gemin5結(jié)合snRNA。目前關(guān)于后者的機制認識缺乏，揭示Gemin5與snRNA的作用方式和識別特征，對于全面了解SMN復合物介導snRNP組裝的分子機制具有重要意義。

許瑞明研究組通過體外生化實驗確定了Gemin5與U4 snRNA的結(jié)合區(qū)域，并解析了1.9 Å分辨率的Gemin5蛋白N端與snRNA底物的復合物晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)顯示，Gemin5蛋白N端形成雙7葉β-螺旋槳狀WD40結(jié)構(gòu)域，橫跨這兩個WD40頂端的連續(xù)的堿性區(qū)域結(jié)合了U4 snRNA中Sm序列的前六個堿基。研究還發(fā)現(xiàn)緊鄰Sm序列5’端的一個腺嘌呤對于蛋白的結(jié)合也起到重要作用。針對相關(guān)氨基酸殘基和堿基的一系列定點突變實驗結(jié)果驗證了Gemin5與snRNA之間的序列特異性結(jié)合模式，并提示了介導兩者相互作用的關(guān)鍵因素。

由于WD40結(jié)構(gòu)域是近年來鑒定的新型RNA結(jié)合蛋白，因此這項工作的另一個重要意義在于首次揭示了串聯(lián)WD40結(jié)構(gòu)域RNA之間直接的相互作用方式。

去年，清華大學的研究組報道了通過單顆粒冷凍電子顯微技術(shù)（冷凍電鏡）解析的酵母剪接體近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)，并在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進行了詳細分析，闡述了剪接體對前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機理。

這一研究對剪接體近原子分辨率結(jié)構(gòu)的解析，不僅初步解答了這一基礎(chǔ)生命科學領(lǐng)域長期以來備受關(guān)注的核心問題，又為進一步揭示與剪接體相關(guān)疾病的發(fā)病機理提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和理論指導。