全球今热点：西湖大学施一公团队揭秘三种 RNA 解旋酶作用机制，并提供癌症突变机制新见解
2023 年 2 月 17 日，西湖大学施一公及张晓峰共同通讯在Nature Communications 在线发表题为 "Mechanisms of the RNA helicases DDX42 and DDX46 in human U2 snRNP assembly" 的研究论文，该研究揭示了人 U2 snRNP 组装中 RNA 解旋酶 DDX42 和 DDX46 的作用机制。该研究报道了 DDX42-SF3b 复合物的冷冻电镜结构和含有 DDX42 ( DDX42-U2 复合物 ) 的 17S U2 snRNP 的组装前体。DDX42 通过 N 端序列锚定在 SF3B1 上，其 N-plug 占据 SF3B1 的 RNA 通路。DDX42 与 SF3B1 的结合模式与 DDX46 的结合模式有着惊人的相似。
(资料图)
在 DDX42-U2 复合物中，DDX42 的 N 端仍然锚定在 SF3B1 上，但解旋酶结构域已被 U2 snRNA 和 TAT-SF1 取代。通过体外实验，作者发现 DDX42 和 DDX46 在与 SF3b 的结合方面是互斥的。SF3B1 的癌症驱动突变靶向 RNA 路径中直接与 DDX42 和 DDX46 相互作用的残基。这些发现揭示了 DDX42 和 DDX46 在 17S U2 snRNP 组装中的不同作用，并为 SF3B1 癌症突变的机制提供了见解。
Pre-mRNA 的剪接由称为剪接体的异常动态的 RNA- 蛋白质复合物执行。剪接体由五个小的核糖核蛋白颗粒（snRNPs）组装而成，称为 U1、U2、U4、U5 和 U6，以及非 snRNP 因子。每个 snRNP 是由一个单独的小核 RNA ( snRNA ) ， 7 个常见的 Sm 蛋白 ( 或在 U6 的情况下是 LSm ) 和一些特定的蛋白质因子构建的。在 5 个 snRNPs 中，U2 snRNPs 在内含子识别和折叠前体组装过程中起着重要作用。
人类的 U2 snRNP 尤其复杂和动态；它的组装是一个多步骤且人们知之甚少的过程。17S U2 被认为是直接参与早期剪接体组装的人类 U2 snRNP 的功能形式。17S U2 snRNP 的核心成分包括 SF3b 复合物、SF3a 复合物、12S U2 核心、剪接因子 TAT-SF1 和 DDX46。体外实验表明，SF3b 与 12S U2 核依次组装，形成一种称为 15S 粒子的中间产物，然后是 SF3a 复合物。然而，对编排这一装配过程的蛋白质因子知之甚少。
U2 snRNP 组装和 SF3B1 癌症突变中 DDX42 和 DDX46 的工作模型（图源自 Nature Communications ）
值得注意的是，三个 RNA 依赖的 ATP 酶 - DDX42、DDX46 和 DHX15 被发现与 U2 snRNP 有关。前两个是 DEAD-box 解旋酶家族成员，DHX15 属于 DEAH-box 亚家族。DDX42 与 SF3b 复合物共纯化，但在 17S U2 snRNP11 中几乎检测不到。因此，具有 RNA 伴侣活性的 DDX42 可能是在 U2 snRNP 组装完成后释放的。与 DDX42 相比，DDX46 是 17S U2 的组成部分，在预剪接体组装和分支位点校对过程中起着至关重要的作用。但 DDX46 是否在 U2 snRNP 组装中有额外的作用尚不清楚。此外，虽然 DHX15 在内含子 - 套索剪接体 ( ILS ) 复合体的拆卸机制已被广泛研究，但其早期剪接复合体和 U2 snRNP 仍然是谜。
该研究报道了 DDX42-SF3b 复合物的高分辨率结构和含有 DDX42 的 17S U2 snRNP 的假定组装中间体。该研究还分离出一种含有 DHX15 的 U2 snRNP，但 DHX15 的位置没有被 EM 密度图识别出来。该研究结构揭示了 SF3B1 与 DDX42、DDX46 和 pre-mRNA 的多嘧啶束 ( PPT ) 相互作用的共同显著模式。结合结构引导的生化分析，该研究揭示了 DDX42 和 DDX46 在 U2 snRNP 组装中的作用，并为 SF3B1 癌症突变提供了见解。
另外，2023 年 1 月 13 日，西湖大学施一公、黄高兴宇及曾超共同通讯在Current Opinion in Structural Biology 在线发表题为 "Structure of the nuclear pore complex goes atomic" 的综述文章，该综述总结了最近在破译 NPC 分子细节方面的进展，这些进展在快速发展的冷冻电镜技术、X 射线晶体学和机器学习支持的结构预测方面得到了极大的进展。最近在冷冻电镜 ( cryo-EM ) 重建、机器学习支持的结构预测和生化重建方面的突破结合起来，以前所未有的精度生成了 NPC 的分子模型。此外，在细胞冷冻电子断层扫描 ( cryo-ET ) 结构揭示了 NPC 的实质性结构动力学。这些进步使 NPC 大的组织原则和职能更加清晰。
2023 年 1 月 2 日，西湖大学施一公团队在Cell Research（IF=46）在线发表题为 "LilrB3 is a putative cell surface receptor of APOE4" 的研究论文，该研究表明 LilrB3 是 APOE4 的假定细胞表面受体。该研究证明 APOE4，而不是 APOE2，特异性地与白细胞免疫球蛋白样受体 B3 ( LilrB3 ) 相互作用。LilrB3 胞外结构域 ( ECD ) 的两个离散免疫球蛋白样结构域识别 APOE4 的 N 端结构域 ( NTD ) 上带正电荷的表面斑块。该原子结构揭示了两个 APOE4 分子如何特异性地与两个 LilrB3 分子结合，通过形成异质四聚体复合物将它们的细胞内信号基元靠近。与生化和结构分析一致，APOE4，而不是 APOE2，以 Lilrb3 依赖的方式激活人类小胶质细胞 ( HMC3 ) 进入促炎状态。总之，该研究确定 LilrB3 可能是 APOE4 的免疫细胞表面受体，而不是 APOE2，这可能有助于理解 APOE 亚型的生物学功能和疾病相关性。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-36489-x
