施一公团队成功揭示与剪接体相关遗传病发病机理

教育动态2018-08-23李一老师

清华大学生命科学学院施一公研究组近日在生命科学基础研究领域取得重大原创性突破,成功解析剪接体的三维结构,并阐述其工作机理,成果于21日在线发表于《科学》。业内称此“至关重要”的突破为揭示与剪接体相关遗传病的发病机理提供重要的结构基础和理论指导。

首次获得高分辨率剪接体三维结构并揭示其工作机理

成果发布后,新华社记者第一时间在清华园甲所见到了刚完成北京高精尖特批项目评审工作、风尘仆仆骑车赶回的施一公。

施一公介绍,在所有真核生物中,基因表达分三步进行,在第一步转录中,储存在DNA中的遗传信息经RNA聚合酶的作用转变为前体信使RNA;由多个内含子与外显子间隔形成的前体信使RNA必须经过剪接体的作用去除内含子、连接外显子后才转化为成熟的信使RNA,此过程为剪接;最后,信使RNA经核糖体转化为蛋白质。

据同行介绍,第一步与第三步中的关键催化机器RNA聚合酶与核糖体的结构解析已分别被授予2006年和2009年的诺贝尔化学奖。然而基因表达第二步中的关键分子机器剪接体的原子结构解析因其复杂性难度巨大,20年来全世界许多一流实验室都在攻坚,却无突破。

“描述这一过程的规律被称为生物学的中心法则,其在生命科学领域具有核心重要性。”施一公对新华社记者说。据介绍,人类约35%的遗传紊乱是由于基因突变导致单个基因可变剪接引起的。而施一公团队的最新成果解析了剪接体高分辨率的三维结构,并阐述了RNA(核糖核酸)执行剪接的工作机理,对人类进一步理解生命、揭示与剪接体相关遗传病的发病机理提供了结构基础和理论指导。

“沉得住气 胆大心细 要有实力 我不信运气”

作为美国科学院外籍院士、国际著名结构生物学家,曾是美国普林斯顿大学分子生物学系最年轻正教授、讲席教授的施一公于2008年回国,2013年12月19日当选中国科学院院士,现任清华大学生命科学学院院长、生命科学与医学研究院院长。

回国后的施一公潜心科研,带领团队在多个领域攻关克难。就在《科学》在线发文的4天前,施一公实验室还在《自然》发表研究长文,报道在老年痴呆症中起至关重要作用的Gamma分泌酶原子分辨率复合物结构解析。

值得一提的是,关于剪接体的研究从着手到完成,仅用了五年时间。施一公同事、清华大学生命科学学院教授王宏伟介绍,施一公在最短时间内领导团队掌握冷冻电子显微技术,应用于剪接体研究。实验室成员从未接触冷冻电子显微技术,到完全掌握这项技术,并应用技术进行准备样品、收集数据及后期计算、结构解析,不到一年。“他们每天平均工作时间在12小时到16小时之间,可以说超负荷工作。”

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