21日凌晨，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授施一公研究組的兩篇研究長文在國際頂級(jí)期刊《科學(xué)》在線發(fā)表，首次揭示了高分辨率剪接體三維結(jié)構(gòu)和剪接體對(duì)前體信使RNA（核糖核酸）執(zhí)行剪接的基本工作機(jī)理。這項(xiàng)研究，不僅初步解答了基礎(chǔ)生命科學(xué)領(lǐng)域長期以來備受關(guān)注的核心問題，也為進(jìn)一步揭示與剪接體相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)理提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和理論指導(dǎo)。
兩篇研究長文的題目分別是“3.6埃的酵母剪接體結(jié)構(gòu)”和“前體信使RNA剪接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”。第一篇文章介紹了通過單顆粒冷凍電子顯微技術(shù)（冷凍電鏡）解析的酵母剪接體近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)，第二篇文章在此結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，詳細(xì)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。
細(xì)胞是生物體的基本組成單位，而基因表達(dá)是所有細(xì)胞最基礎(chǔ)，也是最核心的生命活動(dòng)。“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、剪接體核糖體執(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RNA聚合酶的作用轉(zhuǎn)變成前體信使RNA，這一步簡稱轉(zhuǎn)錄；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；最后，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(dòng)的各種功能�！笔┮还f。
施一公介紹，描述這一過程的規(guī)律被稱為生物學(xué)的中心法則，其在生命科學(xué)領(lǐng)域具有核心重要性。其中，RNA聚合酶和核糖體的結(jié)構(gòu)解析分別獲得2006年和2009年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。而剪接體是一個(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)的難題。
長期以來，剪接體的結(jié)構(gòu)解析一直被認(rèn)為是最值得期待的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究。許多人類疾病都可以歸咎于基因的錯(cuò)誤剪接或針對(duì)剪接體的調(diào)控錯(cuò)誤，人類35%的遺傳紊亂是由于基因突變導(dǎo)致單個(gè)基因的可變剪接引起的。
施一公研究組從2009年開始進(jìn)入剪接體研究的核心領(lǐng)域，并在初首次報(bào)道了剪接體復(fù)合物中重要組成蛋白Lsm七聚體及其在RNA結(jié)合狀態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)。
這項(xiàng)舉世矚目的科研成果背后，是一支由施一公率領(lǐng)的僅包含3名年輕人的研究團(tuán)隊(duì)，其中有1989年出生的杭婧和90后博士研究生萬蕊雪，而資格最老的清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院閆創(chuàng)業(yè)博士也只有30歲
