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科学家揭示神经系统疾病的致病机理

中新网合肥9月9日电 (记者 吴兰)记者9日从中国科学技术大学获悉,该校生命科学与医学部许超教授、张凯铭教授与西班牙分子生物学中心Encarna Martínez-Salas教授合作,利用单颗粒冷冻电镜技术解析了人(ren)源Gemin5基因产物羧基端结构域的(de)三维结构——十聚体,揭示了Gemin5羧基端结合mRNA并调控其翻译的(de)分子机制。

研究结果发现,Gemin5羧基端发生突变导致其十聚体结构破坏,是(shi)引发神经系统疾病的(de)重要原因。相关成果9月2日在线发表于《自然-通讯》。

Gemin5最早在运动神经元存活(SMN)复合体中被发现,是(shi)SMN复合物中最大的(de)亚基,其基因缺陷导致神经系统疾病的(de)发生。

许超解释说,“Gemin5的(de)两个部分分别通过结合不同类型的(de)RNA来执行不同的(de)生物学功能。前一部分结构与RNA剪切相关,后一部分的(de)结构则与RNA翻译功能有关。”

2016年,许超课题组揭示了Gemin5氨基端WD40结构域识别小核RNA(snRNA)的(de)机制。“但Gemin5另外一半结构到底是(shi)什么样?它(ta)的(de)基因突变又是(shi)如何导致神经系统疾病产生,一直都不清楚。”许超说。

此次研究中,课题组人(ren)员利用冷冻电镜技术解析了Gemin5羧基端的(de)三维结构,发现Gemin5羧基端通过疏水作用形成十聚体。许超说,“这种由双五聚体组成十聚体的(de)结构在RNA结合蛋白质中还属首次发现。”

研究还发现,Gemin5羧基端十聚体形成对(dui)结合mRNA是(shi)必需的(de);G5C十聚体通过带正点的(de)表面与带负电的(de)RNA以静电方式相互作用。

“简单来说,人(ren)体内的(de)Gemin5基因发生突变,如果导致Gemin5十聚体被破坏或者静电表面不存在了,就不能再结合RNA,这样就损害了Gemin5调控神经发育的(de)功能,从而导致神经系统疾病的(de)发生。”许超进一步分析说。

此次工作为进一步研究Gemin5缺陷导致神经系统疾病的(de)机理,以及Gemin5独立于SMN复合物的(de)生物学功能提供了结构基础。

审稿人(ren)认为,“这个结构非常有趣,他(ta)们(men)分析了导致疾病发生的(de)基因突变,并且通过突变实验支持结论。”“整体而言,这个电镜结构具有很高的(de)质量,这些结果对(dui)于RNA领域的(de)研究人(ren)员具有重要意义。”(完) 【编辑:田博群】

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