Cell Res|施一公研究组在剪切复合体结构取得新进展（同期Cell报道相似的实验结果）

iNature：2018年1月23日，施一公研究组在Cell Research杂志上发表了题为“Structure of the human activated spliceosome in three conformational states”的研究论文，对于人类剪切复合体结构的认识进一步加深，这是是及1月5日Science论文进一步深入研究。另外，1月18日，Stark等研究组在Cell发表了类似的研究结果（点击阅读）。

前体mRNA剪接是由剪接体催化的，剪接体是一种高度动态和复杂的分子机器，它含有前体mRNA，U1，U2，U4 / U6和U5 snRNPs以及许多非snRNP蛋白。 U1和U2 snRNP分别与内含子的5'剪接位点（ss）和分支位点（BS）相互作用，同时为U4 / U6.U5 tri-snRNP的稳定整合铺平了道路，产生了剪接体B复合物。然而，尽管tri-snRNP引入了必需的催化组分，但是剪接体B复合物仍然需要转化成催化活性复合物，这一过程需要广泛的结构重排。通过解开U4 snRNA的U4 / U6双链体（通过RNA解旋酶Brr2）启动活化， U6随后与U2（U2 / U6螺旋Ia和螺旋Ib）以及内部茎环（U6 ISL）自由地形成短双链体。最终在剪接体激活期间建立的催化RNA-RNA网络与II组自我剪接内含子的催化核心非常相似。随后通过RNA解旋酶PRP2将所得的活化的但是预催化的B（Bact）复合物转化为催化剪接体（命名为B *）。在人类中，B-to-B *转换也需要AQR RNA解旋酶的ATP酶活性，这在酵母酿酒酵母的剪接体中是不存在的。这表明人类剪接体中催化活化所需的构象重排比酵母中的那些更复杂。 B *复合物催化剪切的第一步，产生切割的5'外显子和内含子3'外显子套索中间体，产生剪接体C复合物。额外的RNP重排将C复合物转化为C *复合物，然后催化第二步剪接，并且5'和3'外显子的连接形成mRNA并释放内含子作为套索。

剪切过程

尽管酵母和人剪接体共享一组进化保守的核心剪接体蛋白，但是人剪接体蛋白通常含有具备未结构化的其他区域。人类中的剪接体还含有在酿酒酵母中不存在的许多其他蛋白质。纯化的剪接体的蛋白质组成是高度动态的，在B-to-Bact转换期间释放约30种蛋白质，包括U4 / U6特异性蛋白质，LSm蛋白质和所谓的B特异性蛋白质。在高等真核生物（包括PRP19 / CDC5L复合物的蛋白质和所谓的PRP19相关蛋白质中，至少35种蛋白质被募集或稳定地整合到高等真核生物中。人PRP19 / CDC5L复合体的酵母等同物NTC对于剪接体激活是关键的，NTC蛋白质在活化期间以及在晚期阶段稳定剪接体的RNA网络。在剪接体活化过程中需要几种额外的Bact蛋白;在人类中，这些必需蛋白质中的一些不存在于酵母Bact复合物中，例如大多数肽基 - 脯氨酰异构酶。

剪切形成的详细过程

最近，已经通过单粒子冷冻电子显微镜（cryo-EM）以允许原子模型构建的分辨率确定了来自酵母和人的几种结构的剪接体复合物：tri-snRNP，B复合物，Bact复合物，C ，C * - 复合物，ILS-复合物。所报道的分辨率水平通常不是均匀的，而是在整个剪接体中显著变化。在所有可用的结构中剪接体的最佳解析的结构部分主要由U5snRNP组分和包含RNA和蛋白质组分的明确且稳定的催化U2 / U6RNP核心组成。相比之下，更周边的区域通常以较低的分辨率级别来确定。这反映了在剪接体装配过程中许多重塑步骤所需的剪接体的高度动态性质，其中大量组分需要调整它们的结合强度和它们与剪接体的结合相互作用以实现所需的重排。例如，在催化活化过程中，BRR2从它在tri-snRNP上的结合位点的〜250位置重新定位到其在剪接体中的位点。 U2核心可以看到类似的重排，在Bact-to-C转变过程中移动175。这种重排需要许多剪接体组分间非常动态的相互作用，以及这些组分在剪接体装配期间的协调动态行为。

文章部分结构示意图

在这篇文章中，我们报告了人类Bact复合体的冷冻电镜结构，分辨率分别为4.9,5.1和6.5Å，具有三种不同的组成和构象状态。 这些结构可以机械地理解围绕人类Bact复合体形成的动态步骤以及从B复合体到B *复合体的过渡。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/cr201814

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