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成功揭示一古老核酶原子分辨率结构及工作机理
发布日期:2018-10-09 浏览量:1617次

    大连日报讯(记者谢小芳)核糖核酸酶P(RNaseP)是除了核糖体之外目前仅存于所有生命体中的两类核酶之一。近日,中科院大连化物所李国辉研究员团队和上海交通大学雷鸣教授团队成功通过冷冻电镜技术揭示RNaseP的原子分辨率结构,并通过多尺度模拟方法提出RNaseP的工作机理。相关工作以长文形式在国际学术期刊《科学》(Science)上发表。对于理解蛋白质在细胞内合成的分子机制、感染性疾病的治疗,以及调控生物能源中重要生物酶的高效产出提供崭新的研究思路和坚实的理论基础。

    真核RNase P是由一个单链RNA分子和十几个蛋白复合体组成的重要生物分子机器。在研究中,雷鸣团队成功解析了酵母内源RNase P全酶及其与底物pre-tRNA的复合物结构,这个结构揭示了真核生物中RNase P各亚基在空间上原子分辨率的组织形式。李国辉团队通过分子动力学模拟揭示了不同组成蛋白对于核酶自身不同部位的稳定性具有不同的作用,以及复合体本身运动行为的刚性;并结合QM/MM/MD模拟及自由能计算分析了RNase P催化反应机理,提出水分子介导的双镁离子催化的SN2反应模型。

    此项研究工作不仅清楚地理解了真核生物RNase P催化底物tRNA前体切割成熟的分子机制,也为RNA为基础的核糖核蛋白复合体的催化共性、底物tRNA的分子识别机理及RNA核酶的生物进化过程提供了新的认知。该研究工作得到国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项项目资助。