今日《自然》：细胞如何识别内含子和外显子？周正洪/赵睿联合课题组找到关键

来源：学术经纬

今日在最新一批上线的《自然》论文中，来自加州大学洛杉矶分校（UCLA）的周正洪教授课题组与来自科罗拉多大学（University of Colorado）的赵睿教授课题组联合发表研究，揭示了酵母剪接体E复合体的冷冻电镜结构，让我们看清了pre-mRNA剪接过程的第一步。研究人员们根据这一结构提出的模型，可以将内含子识别、外显子识别、以及反向剪接（back-splicing）机制进行统一，对理解真核生物的pre-mRNA剪接有着重要意义。

▲本研究的通讯作者周正洪教授（左）与赵睿教授（右）（图片来源：加州大学洛杉矶分校/科罗拉多大学）

在经典的生物学理论中，DNA中的遗传信息会转录成为mRNA，再翻译成蛋白质。其中，pre-mRNA需要经历一个名为“剪接”的步骤，才能将其中的内含子去除，将外显子拼接在一起。这一关键步骤离不开剪接体（spliceosome）的参与。

▲正确识别内含子（绿色）与外显子（黄色）是pre-mRNA正确剪接的第一步（图片来源：冷泉港实验室）

具体来看，剪接体在执行功能的过程中，会经历多个不同的复合体，其中第一个复合体也被称为是E复合体。在过去的几年里，在结构生物学家们的钻研与探索下，剪接体的其他复合体结构都得到了阐明，且让我们了解了关于剪接体运作的许多细节。然而，人们对于E复合体的结构还知之甚少。

在这项研究中，科学家们做出了突破。他们获得了酵母剪接体E复合体与ACT1 pre-mRNA或UBC4 pre-mRNA结合下的冷冻电镜结构。随后，他们通过生化实验，提出了一个简洁的模型，将内含子识别、外显子识别、以及反向剪接这三种过程进行了机制上的统一。

▲基于本发现提出的“统一化”模型（图片来源：参考资料[1]）

研究人员们也在论文中指出，这个模型在微调之下，有望应用于所有的真核生物。因此，它可以为将来的研究工作提供新的洞见。

参考资料：

[1] Xueni Li et al., (2019), A unified mechanism for intron and exon definition and back-splicing, Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1523-6