“RNA剪刀”切割全過(guò)程首次揭示

原標(biāo)題：“RNA剪刀”切割全過(guò)程首次揭示

記者16日從西湖大學(xué)獲悉，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、西湖實(shí)驗(yàn)室申恩志團(tuán)隊(duì)聯(lián)合吳建平團(tuán)隊(duì)成功揭示了小鼠體內(nèi)PIWI蛋白（MILI蛋白）與piRNA協(xié)作切割目標(biāo)RNA（核糖核酸）的全過(guò)程。相關(guān)研究成果于北京時(shí)間1月15日24時(shí)在線發(fā)表于《自然》雜志。

“在細(xì)胞的運(yùn)作過(guò)程中，非編碼小RNA起著至關(guān)重要的調(diào)控作用。其中，piRNA在動(dòng)物生殖細(xì)胞發(fā)育和生成中扮演著關(guān)鍵角色?！鄙甓髦窘榻B，piRNA如同“RNA剪刀”，與PIWI蛋白結(jié)合成復(fù)合物，專門識(shí)別并切割逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的RNA，防止其在基因組內(nèi)隨意“跳躍”，從而保障基因組的穩(wěn)定性。然而，此前這一“剪刀”的具體工作機(jī)制一直未知。

申恩志團(tuán)隊(duì)早在2015年就開(kāi)啟了對(duì)piRNA的探索之旅。研究初期，他們面臨的最大挑戰(zhàn)是人工表達(dá)獲得PIWI蛋白。PIWI蛋白通常來(lái)源于生殖細(xì)胞，獲取難度大，且在表達(dá)過(guò)程中容易結(jié)合其他RNA片段，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)難以成功。歷經(jīng)多次失敗，直到2021年，研究團(tuán)隊(duì)才終于成功獲得具有切割能力和活性的PIWI蛋白，為后續(xù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

RNA切割過(guò)程快速且動(dòng)態(tài)，難以直接觀察。為攻克這一難關(guān)，他們充分利用西湖大學(xué)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合吳建平團(tuán)隊(duì)制定了詳細(xì)的研究策略。

研究團(tuán)隊(duì)首先獲取了PIWI-piRNA二元復(fù)合物，然后讓其與不同長(zhǎng)度的靶標(biāo)RNA結(jié)合，通過(guò)分步觀察的方式，深入研究復(fù)合物的結(jié)構(gòu)變化。他們運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，成功識(shí)別出PIWI蛋白開(kāi)放、中間、關(guān)閉的3種過(guò)渡狀態(tài)。這3種狀態(tài)就如同一只手在抓取物體時(shí)，先張開(kāi)（開(kāi)放狀態(tài)），然后逐漸握住目標(biāo)（中間狀態(tài)），最后完成切割（關(guān)閉狀態(tài)）。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還成功鑒定出新的RNA切割催化中心關(guān)鍵位點(diǎn)。

“我們的最終目標(biāo)是，更好地理解小的調(diào)控型RNA的機(jī)制，以及它的生物學(xué)功能，并希望能夠更好地將其轉(zhuǎn)變成實(shí)際應(yīng)用?！鄙甓髦颈硎?，鑒于核酸技術(shù)在新冠疫苗和核酸藥物等領(lǐng)域的成功應(yīng)用，該成果有望為開(kāi)發(fā)基于RNA調(diào)控機(jī)制的創(chuàng)新療法提供新思路。（記者劉園園）