2013年12月15日，清華大學生命科學學院王宏偉教授課題組在《Nature》子刊《Nature Structural and Molecular Biology》在線發(fā)表題為“Visualization of Distinct Substrate Recruitment Pathways in the Yeast Exosome by EM”的研究論文，報道了不同RNA底物在蛋白復(fù)合物Exosome中的不同降解通路及結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)機制。

在中心法則中，RNA由DNA轉(zhuǎn)錄而成，并經(jīng)過復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄后加工，成為成熟的多種RNA。細胞中的RNA質(zhì)量控制，在細胞基因表達及調(diào)控的多個過程中發(fā)揮著不可缺少的作用，對細胞的發(fā)生、生長、分裂、分化、死亡等過程都具有重要意義。目前對細胞中的RNA質(zhì)量控制，尤其是對RNA分子被降解的決定因素知之甚少。真核生物細胞中有多種識別及調(diào)控RNA降解的蛋白質(zhì)大分子及其復(fù)合物，其中， Exosome復(fù)合體通過外切酶方式從RNA的3’端對RNA進行水解。真核生物Exosome是由無酶活性的9亞基核心及具有促進RNA水解活性的亞基Rrp44組成的蛋白復(fù)合物。大量研究表明，Exosome在RNA加工成熟，質(zhì)量控制及降解代謝過程中起著決定性的作用，該復(fù)合物及其任何一個亞基的缺失對有機體均是致死的。由于該復(fù)合物在體內(nèi)負責加工和降解包括mRNA、tRNA及snoRNA等多種在序列及結(jié)構(gòu)上具有較大差異的底物，因而該復(fù)合物如何識別不同種類底物，以及復(fù)合物內(nèi)針對不同的底物是否存在不同的降解通路一直是該領(lǐng)域研究者的關(guān)注熱點。

王宏偉教授實驗室利用清華大學生命學院冷凍電子顯微學平臺，通過蛋白質(zhì)單顆粒分析技術(shù)，對Exosome與不同種類RNA底物結(jié)合時的二維形態(tài)及三維結(jié)構(gòu)進行解析，從而揭示Exosome內(nèi)部存在至少兩條RNA降解途徑。一條通路中，線性RNA底物通過9亞基核心進入Rrp44亞基的降解活性區(qū)域（through-core route）；而另一條通路中，3’端單鏈RNA較短的底物（如tRNA等）則可以不通過9亞基核心直接進入Rrp44亞基活性區(qū)域被降解（direct route）。這也是生物學領(lǐng)域研究者首次用最直觀的方式—結(jié)構(gòu)解析，證明direct route的存在。王宏偉教授課題組還充分利用電子顯微鏡的成像及計算優(yōu)勢，對Exosome與RNA底物在不同孵育時間點的反應(yīng)體系進行了直接觀測，通過多維統(tǒng)計分析，捕捉到該復(fù)合物在降解底物過程中的多種形態(tài)，并形象地展示了不同結(jié)構(gòu)及通路間的可能變換過程。(生物谷Bioon.com)