中国科大首次揭示了Gemin5的WD40结构域特异识别小核RNA前体（pre-snRNAs）的分子机理

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中国科大首次揭示了Gemin5的WD40结构域特异识别小核RNA前体（pre-snRNAs）的分子机理$ Y3 ^) Z' m" r0 \6 `; p0 P& h
来源：中国科技大学生命科学学院 / 作者：许超，闵金荣 / 2016-11-15
6 p6 }' ^* n3 H% e8 f, B, v中国科学技术大学生命科学学院、合肥微尺度物质科学国家实验室（筹）许超课题组与多伦多大学结构基因组中心闵金荣等课题组合作，首次揭示了Gemin5的WD40结构域特异识别小核RNA前体（pre-snRNAs）的分子机理，为理解SMN复合物协助小核核糖核蛋白（snRNP）在细胞质中的组装提供了重要线索。该研究成果以“Structural insights into Gemin5-guided selection of pre-snRNAs for snRNP assembly”为题在线发表于11月10日的《基因与发育》上（Genes & Development 2016, doi:10.1101/gad.291377.116）。
& l: l: C9 Y* N* @4 ~2 ]* f人的剪切体复合物的核心在细胞核中由snRNP组成，snRNP由pre-snRNA经细胞核转运到细胞质后和其他蛋白质因子组装形成,称为snRNP在细胞质中的成熟化。SMN复合物负责协助pre-snRNA组装成为snRNP。 SMN复合物的缺陷会导致SMA脊髓性肌肉萎缩症。Gemin5作为SMN复合物中最大的组分，特异识别pre-snRNA中的指纹区，即Sm位点（A(U)4–6G），并将pre-snRNA转运给Sm复合物，使得Sm七元环复合物可以取代Gemin5装配在pre-snRNA的Sm位点，完成snRNP的装配。此外，Gemin5还可以特异识别5‘ m7G帽子，这一结构为mRNA和pre-snRNA所特有。因而，Gemin5识别pre-snRNA的Sm位点的分子机制，以及Gemin5如何特异识别5’m7G，以及其细胞内功能，一直以来都是国际上研究的一个热点。
- R6 |( R; ^: B5 Z' x' v/ z许超课题组和多伦多大学的闵金荣教授紧密合作，首先解析了Gemin5 的N端单体结构，揭示了Gemin5 N端由14个WD40重复序列构成了两个交联的WD40 螺旋桨盘状结构。再此基础上，他们又解析了Gemin5 WD40结构域和U4 pre-snRNA的复合物结构，以及Gemin5 WD40结构域和m7GpppG帽子类似物的复合物结构，清楚地展示了Gemin5识别AAUUUUUG RNA的序列特异性，以及结合m7GpppG的甲基化依赖性，并且发现Gemin5结合两个底物分别在其WD40结构域的不同位点。在此基础上，他们提出了Gemin5同时在5‘端m7G以及3’附近Sm位点同时结合pre-snRNA的模型，并且该模型得到了其他生物化学，分子生物学以及体内pull-down实验的支持。本结构同时也是首次解析了含WD40结构域的蛋白质和m7G甲基化RNA的复合物。该复合物结合m7G的口袋对于今后设计针对Gemin5结合pre-snRNA的小分子化合物提供了进一步的结构基础。' M# G6 v# J- j8 V
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$ @! [; ?0 q7 f1 `' J" H" x许超教授和闵金荣教授为本论文的共同通讯作者。本研究工作得到了国家自然基金委面上基金（31570737)）和中央组织部青年千人计划的资助。7 r; S5 u* f. w