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來自耶魯大學的科學家以zui詳細的細節描述了RNA執行基因表達化學過程的特征。在發表于10月26日《細胞》（Cell）雜志上的論文中，研究人員報告了II型內含子（group II introns）的14個晶體結構。II型內含子是一種具有酶催化功能的內含子，參與RNA剪切這一遺傳復制的關鍵階段。這些新視圖捕獲了這一內含子的工作部件及運作的多個步驟，揭示了運作的化學機制。
研究員、耶魯大學化學教授及分子、細胞與發育生物學教授Anna Pyle說：“我們不僅僅是得到了一個快照，我們捕獲了運行中的內含子。”
RNA的一個主要功能是復制所有的遺傳信息，使其能夠被細胞蛋白質工廠——核糖體讀取。然而RNA需要編輯，編輯的一個早期步驟就是剪切。
RNA剪接是將DNA模板鏈轉錄出的zui初轉錄產物中的內含子除去，將外顯子片段重新連接形成一個連續的RNA分子的過程，通過這種方式在任何特定的時間生成生物體所需的正確蛋白。在許多的生物體中這一極其重要的剪切和粘貼（cut-and-paste）作用有時候是通過稱作II型內含子的內在RNA元件以自我催化的方式完成。在更為復雜的生物體，包括人類，這一過程則通過一個相似但更為復雜的機器——剪接體（spliceosome）來完成。剪切體是由II型內含子進化而來且作用機制與之相似。
Pyle說：“剪切是基因表達一個非常基礎的階段。每當剪切變得一團糟之時，你就會發現有一種疾病由此產生。然而直到現在我們還沒有真正從化學角度了解剪切反應。”
新論文是以Pyle"實驗室從前的研究工作為基礎，在原子水平上觀察了剪切過程，并進一步確立了RNA的化學和結構復雜性，證實它能夠招募諸如鎂和鉀等不同的金屬，使其與RNA一起作用。新研究特別強調了這一過程中金屬離子的作用及多樣性。
論文的主要作者、Pyle實驗室博士后研究人員Marco Marcia說：“我們正在制作催化剪切反應的視圖。我們看到了反應前后的動態。”
研究人員說RNA有可能執行了比以前認為的更多的功能。“RNA正揭示其能夠利用環境中的金屬來進行它的化學轉換。RNA能夠像蛋白質一樣完成更復雜的化學作用，”Pyle說。（來源：生物通 何嬙）
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Visualizing Group II Intron Catalysis through the Stages of Splicing
Group II introns are self-splicing ribozymes that share a reaction mechanism and a common ancestor with the eukaryotic spliceosome, thereby providing a model system for understanding the chemistry of pre-mRNA splicing. Here we report 14 crystal structures of a group II intron at different stages of catalysis. We provide a detailed mechanism for the first step of splicing, we describe a reversible conformational change between the first and the second steps of splicing, and we present the ligand-free intron structure after splicing in an active state that corresponds to the retrotransposable form of the intron. During each reaction, the reactants are aligned and activated by a heteronuclear four-metal-ion center that contains a metal cluster and obligate monovalent cations, and they adopt a structural arrangement similar to that of protein endonucleases. Based on our data, we propose a model for the splicing cycle and show that it is applicable to the eukaryotic spliceosome.
作 者：Marco Marcia, Anna Marie Pyle
期刊名稱：
期卷頁： 第卷 第期 頁
原文鏈接：http://www.cell.com/abstract/S0092-8674（12）01179-8
