西湖大学施一公团队发表2023年第3篇论文

来源 | 生物岛

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。

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

转自：“学术观察”微信公众号

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