里程碑：清華大學在分子生物學領(lǐng)域取得突破

據(jù)清華新聞網(wǎng)報道，日前，著名的《科學》雜志在線發(fā)表了清華大學生命科學學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)和剪接體對前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機理，從而將分子生物學的“中心法則”在分子機理的研究上大幅度向前推進。

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）”。第一篇文章報道了通過單顆粒冷凍電子顯微鏡（冷凍電鏡）方法解析的酵母細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)上進行了詳細的分析，闡述了剪接體對前體信使RNA執(zhí)行剪接的基本工作機理。清華大學生命科學學院博士后閆創(chuàng)業(yè)、醫(yī)學院博士研究生杭婧和萬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。

在分子生物學上，“中心法則”是描述細胞最基礎(chǔ)也最核心的生命活動基因表達的一套規(guī)律，于1957年由英國生物學家克里克提出，對中心法則各個環(huán)節(jié)中重要生物大分子的組成、結(jié)構(gòu)和功能的研究從來都是生命科學家們追逐的前沿熱點。中心法則的發(fā)現(xiàn)與闡述伴隨著多個諾貝爾獎的產(chǎn)生。而20多年過去了，其中公認最艱難的部分就是RNA剪接的清晰結(jié)構(gòu)和復(fù)雜機理。

在所有真核細胞中，基因表達分三步進行，分別由RNA聚合酶(RNA polymerase)、剪接體(Spliceosome)、和核糖體(Ribosome)執(zhí)行。首先，儲存在遺傳物質(zhì)DNA序列中的遺傳信息必須通過RNA聚合酶的作用轉(zhuǎn)變成前體信使RNA (precursor messenger RNA,簡稱pre-mRNA)，這一步簡稱轉(zhuǎn)錄（transcription）；其次，前體信使RNA由多個內(nèi)含子和外顯子間隔形成，必須通過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，這一步簡稱剪接（splicing）；第三，成熟的信使RNA必須通過核糖體的作用轉(zhuǎn)變成蛋白質(zhì)之后才能行使生命活動的各種功能。描述這一過程的規(guī)律被稱為生物學的中心法則，其在生命科學領(lǐng)域具有核心重要性。剪接體是一個巨大而又復(fù)雜的動態(tài)分子機器，其結(jié)構(gòu)解析的難度被普遍認為高于RNA聚合酶和核糖體，是世界結(jié)構(gòu)生物學公認的兩大難題之一。

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