叶克穷博士：分子伴侣作用机制

生物通报道：北京生命科学研究所叶克穷实验室是一个主要研究蛋白质和核酸核糖核酸之间的互相作用的研究团队，近期其研究组发表了题为“Structure of the Shq1–Cbf5–Nop10–Gar1 complex and implications for H/ACA RNP biogenesis and dyskeratosis congenita”的文章，蛋白质晶体学、生化和酵母实验分析了一种分子伴侣：Shq1的结构和功能，相关成果公布在《The EMBO Journal》杂志上。

文章的第一作者是北生所研究生李爽和段景琦博士，通讯作者是叶克穷博士，其它研究人员包括李丹丹和马守偲等，这项研究是叶克穷博士研究组非编码RNA研究领域的又一最新成果。

随着生命科学研究的不断深入，RNA对生命活动的意义已经远远超出了原有的理解：它们不仅仅作为编码蛋白质的模板，许多不编码蛋白质的RNA在生命过程也有重要的功能。非编码RNA究竟担当什么样的生物学功能引起了生物学家的极大的兴趣。

叶克穷博士研究组一直致力于非编码RNA的研究，曾发表多篇文章，解析非编码RNA，而这篇文章则是由非编码RNA研究延伸获得的，与称为H/ACA RNP的非编码RNA有关的组装因子Shq1的最新成果——H/ACA RNP是由H/ACA RNA和四个蛋白质形成的复合物，具有催化RNA假尿嘧啶修饰，装配核糖体和合成端粒等功能。H/ACA RNP在体内组装需要组装因子Shq1的参与。

许多生物大分子复合物在体外具有自我组装的特性，但它们在生物体内的组装经常需要一些分子伴侣的帮助才能完成，这些分子伴侣的具体作用往往并不清楚。

研究人员解析了Shq1的结构以及它和H/ACA RNP中三个蛋白质形成复合物的空间结构。作者发现Shq1和Cbf5紧密结合，Shq1不影响Cbf5和其它蛋白结合，但能阻碍和RNA的结合。而且Shq1的功能在高温下更加重要。作者提出Shq1作为一个组装分子伴侣可能有防止组装错误的RNA和保护蛋白质聚合的功能。

已经知道，人类的Cbf5蛋白质发生突变后会引起端粒的缩短和一种罕见的先天性角化不良疾病（dyskeratosis congenita）。这是由于H/ACA RNP是人类端粒合成酶的组成部分，而端粒作为染色体末端的特殊结构和染色体稳定性有重要关系。作者发现一部分和疾病有关的Cbf5突变分布在结合Shq1的分子界面上，提示这些突变可能影响Shq1的结合，乃至影响端粒酶的组装和端粒的合成。作者还发现很多突变并没有分布在Shq1的结合界面上，它们可能有其他方面的影响。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Structure of the Shq1–Cbf5–Nop10–Gar1 complex and implications for H/ACA RNP biogenesis and dyskeratosis congenita

Shq1 is a conserved protein required for the biogenesis of eukaryotic H/ACA ribonucleoproteins (RNPs), including human telomerase. We report the structure of the Shq1-specific domain alone and in complex with H/ACA RNP proteins Cbf5, Nop10 and Gar1. The Shq1-specific domain adopts a novel helical fold and primarily contacts the PUA domain and the otherwise disordered C-terminal extension (CTE) of Cbf5. The structure shows that dyskeratosis congenita mutations found in the CTE of human Cbf5 likely interfere with Shq1 binding. However, most mutations in the PUA domain are not located at the Shq1-binding surface and also have little effect on the yeast Cbf5–Shq1 interaction. Shq1 binds Cbf5 independently of the H/ACA RNP proteins Nop10, Gar1 and Nhp2 and the assembly factor Naf1, but shares an overlapping binding surface with H/ACA RNA. Shq1 point mutations that disrupt Cbf5 interaction suppress yeast growth particularly at elevated temperatures. Our results suggest that Shq1 functions as an assembly chaperone that protects the Cbf5 protein complexes from non-specific RNA binding and aggregation before assembly of H/ACA RNA.

作者简介：

叶克穷
NIBS研究员

研究概述

我们实验室主要研究蛋白质和核糖核酸之间的相互作用。核糖核酸除了在基因表达中作为信使,还行使许多其他的功能。在各种生物体中已经发现了很多非编码的核糖核酸，它们不翻译成蛋白质，却在分子结构，反应催化，基因调节中发挥重要作用。这些非编码核糖核酸通常和蛋白质形成复合物行使功能。实验室主要的研究领域包括核酸干扰，这是由长度约为21个核甘酸的微小核糖核酸介导的基因调控过程。我们实验室将研究这些微小核酸生物发生机理，工作原理和调控途径。我们还研究由核糖核酸引导的核糖核酸修饰系统，如催化核糖甲基化的C/D RNP和假尿嘧啶化的H/ACA RNP。实验室主要使用X光晶体学，核磁共振等结构方法以及生化分析作为研究手段。