Science | 雷鳴團隊等首次揭示真核生物tRNA前體5』端加工成熟機制
責編丨迦漵
RNase P
（Ribonuclease P ）
是由RNA介導、負責tRNA前體5』端加工成熟的核酶
【1】
。RNase P是存在於目前地球上所有物種中的一類保守的為生命活動所必需的RNA-蛋白質複合物。真核生物的RNase P 是由一條長鏈非編碼RNA分子
（~300nt）
和近十個蛋白質亞基組成的分子機器
【2】
。RNase P 作為最早發現的核酶之一（Sidney Altman）
，顛覆了蛋白質作為唯一催化分子的概念而獲頒1989年諾貝爾化學獎。自這一類古老的核酶RNase P被發現近30年以來，其催化的分子機制大都停留在對組成最簡單的細菌RNase P 的研究
【3,4】
。對於組成更加複雜的真核生物的RNase P的空間組織形式及其底物識別和催化機制還所知甚少。9月28日, 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院上海精準醫學研究院
雷鳴
研究員、武健
研究員聯閤中科院大連化學物理研究所李國輝
研究員在 Science
Structural insight into precursor tRNA processing by yeast ribonuclease P
」的研究長文，
該研究首次揭示了真核生物中tRNA前體5』端的加工成熟機制
。
在本研究中，雷鳴團隊成功解析了酵母內源RNase P 全酶及其與底物pre-tRNA的複合物結構，
這個結構揭示了真核生物中RNase P各亞基在空間上原子解析度的組織形式，各蛋白質亞基緊密交織在一起來穩定RNA催化亞基的構象
。同時他們發現RNase P以一種「雙錨定
（double anchor）
」的機制來識別tRNA前體。tRNA的5』端被特異的錨定在催化中心以促使其完成切割反應。底物tRNA的結合誘導了該酶催化中心一個關鍵殘基的巨大的構象變化。最後結合分子動力學模擬，他們提出了RNase P 催化反應的雙鎂離子模型，深入闡釋了這一類古老核酶的催化分子機制。
該工作
首次完整的提出了真核生物RNase P催化底物tRNA前體切割成熟的分子機制，為核酶及RNA結構生物學領域的重要突破
。目前抗生素耐藥性已成為威脅人類健康的一大隱患，RNase P與核糖體是唯一的兩類天然存在於所有物種中保守的核酶，是抗生素類藥物重要的靶點，因此，
作為新型抗生素的潛在靶點，對於RNase P 這一類古老核酶的結構研究將為後續的新型抗生素設計提供重要的分子基礎。
據悉，雷鳴課題組助理研究員蘭鵬飛博士、
譚明
博士以及中科院大連化物所副研究員張躍斌
博士為該論文的共同第一作者; 上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院上海精準醫學研究院雷鳴
研究員、武健研究員及中科院大連化物所李國輝
研究員為該論文的共同通訊作者
。
參考文獻
1. C. Guerrier-Takada, K. Gardiner, T. Marsh, N. Pace, S. Altman, The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme.
Cell
35
, 849-857 (1983).
2. S. C. Walker, D. R. Engelke, Ribonuclease P: the evolution of an ancient RNA enzyme.
Critical reviews in biochemistry and molecular biology
41, 77-102 (2006).3. N. J. Reiter et al., Structure of a bacterial ribonuclease P holoenzyme in complex with tRNA. Nature
4. S. Altman, L. A. Kirsebom. The RNA World, 2nd edition. Cold Spring Harbor, NY, 1999,
chap
. 14, pp. 351-378.
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