清華大學王宏偉教授發表最新Nature子刊文章

　　2013年12月15日，清華大學生命科學學院王宏偉教授課題組在《Nature》子刊《Nature Structural and Molecular Biology》在線發表題為“Visualization of Distinct Substrate Recruitment Pathways in the Yeast Exosome by EM”的研究論文，報道了不同RNA底物在蛋白復合物Exosome中的不同降解通路及結構調節機制。

　　在中心法則中，RNA由DNA轉錄而成，并經過復雜的轉錄后加工，成為成熟的多種RNA。細胞中的RNA質量控制，在細胞基因表達及調控的多個過程中發揮著不可缺少的作用，對細胞的發生、生長、分裂、分化、死亡等過程都具有重要意義。目前對細胞中的RNA質量控制，尤其是對RNA分子被降解的決定因素知之甚少。真核生物細胞中有多種識別及調控RNA降解的蛋白質大分子及其復合物，其中， Exosome復合體通過外切酶方式從RNA的3’端對RNA進行水解。

　　真核生物Exosome是由無酶活性的9亞基核心及具有促進RNA水解活性的亞基Rrp44組成的蛋白復合物。大量研究表明，Exosome在 RNA加工成熟，質量控制及降解代謝過程中起著決定性的作用，該復合物及其任何一個亞基的缺失對有機體均是致死的。由于該復合物在體內負責加工和降解包括 mRNA、tRNA及snoRNA等多種在序列及結構上具有較大差異的底物，因而該復合物如何識別不同種類底物，以及復合物內針對不同的底物是否存在不同的降解通路一直是該領域研究者的關注熱點。

　　王宏偉教授實驗室利用清華大學生命學院冷凍電子顯微學平臺，通過蛋白質單顆粒分析技術，對Exosome與不同種類RNA底物結合時的二維形態及三維結構進行解析，從而揭示Exosome內部存在至少兩條RNA降解途徑。一條通路中，線性RNA底物通過9亞基核心進入Rrp44亞基的降解活性區域(through-core route);而另一條通路中，3’端單鏈RNA較短的底物(如tRNA等)則可以不通過9亞基核心直接進入Rrp44亞基活性區域被降解(direct route)。這也是生物學領域研究者首次用最直觀的方式—結構解析，證明direct route的存在。

　　王宏偉教授課題組還充分利用電子顯微鏡的成像及計算優勢，對Exosome與RNA底物在不同孵育時間點的反應體系進行了直接觀測，通過多維統計分析，捕捉到該復合物在降解底物過程中的多種形態，并形象地展示了不同結構及通路間的可能變換過程。