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“RNA剪刀”切割全過程首次揭示
2025年01月17日 08:17 來源:科技日報 關(guān)燈

記者16日從西湖大學(xué)獲悉,西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、西湖實驗室申恩志團隊聯(lián)合吳建平團隊成功揭示了小鼠體內(nèi)PIWI蛋白(MILI蛋白)與piRNA協(xié)作切割目標(biāo)RNA(核糖核酸)的全過程。相關(guān)研究成果于北京時間1月15日24時在線發(fā)表于《自然》雜志。

“在細胞的運作過程中,非編碼小RNA起著至關(guān)重要的調(diào)控作用。其中,piRNA在動物生殖細胞發(fā)育和生成中扮演著關(guān)鍵角色?!鄙甓髦窘榻B,piRNA如同“RNA剪刀”,與PIWI蛋白結(jié)合成復(fù)合物,專門識別并切割逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的RNA,防止其在基因組內(nèi)隨意“跳躍”,從而保障基因組的穩(wěn)定性。然而,此前這一“剪刀”的具體工作機制一直未知。

申恩志團隊早在2015年就開啟了對piRNA的探索之旅。研究初期,他們面臨的最大挑戰(zhàn)是人工表達獲得PIWI蛋白。PIWI蛋白通常來源于生殖細胞,獲取難度大,且在表達過程中容易結(jié)合其他RNA片段,導(dǎo)致實驗難以成功。歷經(jīng)多次失敗,直到2021年,研究團隊才終于成功獲得具有切割能力和活性的PIWI蛋白,為后續(xù)研究奠定了堅實基礎(chǔ)。

RNA切割過程快速且動態(tài),難以直接觀察。為攻克這一難關(guān),他們充分利用西湖大學(xué)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)方面的優(yōu)勢,聯(lián)合吳建平團隊制定了詳細的研究策略。

研究團隊首先獲取了PIWI-piRNA二元復(fù)合物,然后讓其與不同長度的靶標(biāo)RNA結(jié)合,通過分步觀察的方式,深入研究復(fù)合物的結(jié)構(gòu)變化。他們運用先進的技術(shù)手段,成功識別出PIWI蛋白開放、中間、關(guān)閉的3種過渡狀態(tài)。這3種狀態(tài)就如同一只手在抓取物體時,先張開(開放狀態(tài)),然后逐漸握住目標(biāo)(中間狀態(tài)),最后完成切割(關(guān)閉狀態(tài))。同時,研究團隊還成功鑒定出新的RNA切割催化中心關(guān)鍵位點。

“我們的最終目標(biāo)是,更好地理解小的調(diào)控型RNA的機制,以及它的生物學(xué)功能,并希望能夠更好地將其轉(zhuǎn)變成實際應(yīng)用?!鄙甓髦颈硎?,鑒于核酸技術(shù)在新冠疫苗和核酸藥物等領(lǐng)域的成功應(yīng)用,該成果有望為開發(fā)基于RNA調(diào)控機制的創(chuàng)新療法提供新思路。(記者劉園園)

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編輯:方琳
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