里程碑：清華大學(xué)在分子生物學(xué)領(lǐng)域取得突破

據(jù)清華新聞網(wǎng)報(bào)道，日前，著名的《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院施一公教授研究組的兩篇具有里程碑意義的論文，宣布得到了高分辨率的剪接體三維結(jié)構(gòu)和剪接體對(duì)前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機(jī)理，從而將分子生物學(xué)的“中心法則”在分子機(jī)理的研究上大幅度向前推進(jìn)。

這兩篇文章的題目分別為“3.6埃的酵母剪接體結(jié)構(gòu)（Structure of a Yeast Spliceosome at 3.6 Angstrom Resolution）”和“前體信使RNA剪接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（Structural Basis of Pre-mRNA Splicing）”。第一篇文章報(bào)道了通過(guò)單顆粒冷凍電子顯微鏡（冷凍電鏡）方法解析的酵母細(xì)胞剪接體近原子水平分辨率的三維結(jié)構(gòu)，第二篇文章在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了詳細(xì)的分析，闡述了剪接體對(duì)前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機(jī)理。清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后閆創(chuàng)業(yè)、醫(yī)學(xué)院博士研究生杭婧和萬(wàn)蕊雪為兩篇文章的共同第一作者，施一公是兩篇文章的通訊作者。

在分子生物學(xué)上，“中心法則”是描述細(xì)胞最基礎(chǔ)也最核心的生命活動(dòng)基因表達(dá)的一套規(guī)律，于1957年由英國(guó)生物學(xué)家克里克提出，對(duì)中心法則各個(gè)環(huán)節(jié)中重要生物大分子的組成、結(jié)構(gòu)和功能的研究從來(lái)都是生命科學(xué)家們追逐的前沿?zé)狳c(diǎn)。中心法則的發(fā)現(xiàn)與闡述伴隨著多個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)的產(chǎn)生。而20多年過(guò)去了，其中公認(rèn)最艱難的部分就是RNA剪接的清晰結(jié)構(gòu)和復(fù)雜機(jī)理。

在所有真核細(xì)胞中，基因表達(dá)分三步進(jìn)行，分別由RNA聚合酶(RNA polymerase)、剪接體(Spliceosome)、和核糖體(Ribosome)執(zhí)行。首先，儲(chǔ)存在遺傳物質(zhì)DNA序列中的遺傳信息必須通過(guò)RNA聚合酶的作用轉(zhuǎn)變成前體信使RNA (precursor messenger RNA,簡(jiǎn)稱(chēng)pre-mRNA)，這一步簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)錄（transcription）；其次，前體信使RNA由多個(gè)內(nèi)含子和外顯子間隔形成，必須通過(guò)剪接體的作用去除內(nèi)含子、連接外顯子之后才能轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓男攀筊NA，這一步簡(jiǎn)稱(chēng)剪接（splicing）；第三，成熟的信使RNA必須通過(guò)核糖體的作用轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)之后才能行使生命活動(dòng)的各種功能。描述這一過(guò)程的規(guī)律被稱(chēng)為生物學(xué)的中心法則，其在生命科學(xué)領(lǐng)域具有核心重要性。剪接體是一個(gè)巨大而又復(fù)雜的動(dòng)態(tài)分子機(jī)器，其結(jié)構(gòu)解析的難度被普遍認(rèn)為高于RNA聚合酶和核糖體，是世界結(jié)構(gòu)生物學(xué)公認(rèn)的兩大難題之一。

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