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高宁研究组在《Nature Structural & Molecular Biology》发表论文揭示组装末期的酵母核糖体前体的高分辨冷冻电镜结构

2017年1月23日,清华大学生命学院高宁研究组在《Nature Structural & Molecular Biology》发表题为《结合有Nmd3、Lsg1、Tif6及Reh1的细胞质核糖体大亚基组装前体的结构快照》(Structural snapshot of cytoplasmic pre-60S ribosomal particles bound by Nmd3, Lsg1, Tif6 and Reh1)的研究论文。该论文解析了酵母核糖体大亚基的成熟末期前体的近原子分辨率结构,并揭示了酵母核糖体亚基晚期组装的分子机制以及几种组装因子在核糖体组装过程中的作用机理。

核糖体是细胞内蛋白生成的重要场所,核糖体分为大亚基和小亚基两个部分,并分别由核糖体RNA(rRNA)和核糖体蛋白(r-proteins)组成。核糖体的组装是一个非常复杂的过程,需要大量的核糖体组装因子的参与。核糖体成熟过程中的一个重要的步骤是核糖体前体从细胞核运输到细胞质之中。其中,Nmd3是真核生物中高度保守的蛋白,是pre-60S转运过程中重要的接头蛋白,它可以通过其C端存在的一段核输出信号序列(NES),招募Crm1并将pre-60S从细胞核运输到细胞质中。本论文以酵母成熟因子Nmd3为靶蛋白,从酵母细胞内纯化出结合有Nmd3的pre-60S·复合物,利用冷冻电镜单颗粒重构的方法解析出了分辨率为3.07Å的结构。结构分析表明pre-60S复合物缺少部分晚期结合的核糖体蛋白(uL16、uL10、uL11、eL40、eL41),但是结构整体上展现出一种接近成熟状态的构象。除了Nmd3,该复合物中还结合有Lsg1、Tif6、Reh1三种核糖体组装因子。课题组在进一步的分析中提出了这些组装因子在pre-60S成熟过程的可能分子机制。

本论文是高宁研究组继2016年6月在《Nature》上发表酵母核糖体细胞核内的组装前体高分辨结构后的另一项重要突破。高宁研究组的博士生马成英(清华大学2016届毕业生)为本论文的第一作者。高宁和美国卡内基梅隆大学John L. Woolford Jr教授为本文共同通讯作者。冷冻电镜数据采集获得了国家蛋白质科学设施(北京)的清华大学冷冻电镜平台的支持 (Titan II + Falcon II),数据处理在国家蛋白质科学设施(北京)清华大学高性能计算平台完成。本工作获得清华大学结构生物学高精尖创新中心、教育部蛋白质科学重点实验室、科技部重大科学研究计划专项、国家自然科学基金委等的经费支持。

图:酵母核糖体大亚基组装前体的胞质内晚期成熟模型。

论文链接http://www.nature.com/nsmb/journal/vaop/ncurrent/full/nsmb.3364.html

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