！施一公研究組發(fā)表冷凍電鏡新成果

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來源：轉(zhuǎn)載

2018-03-08

2018年3月2日，來自施一公研究組的博士后Lorenzo Finci與來自美國的制藥公司H3 Biomedicine合作在（Genes & Development）雜志在線發(fā)表了題為“The cryo-EM structure of the SF3b spliceosome complex bound to a splicing modulator reveals a pre-mRNA substrate competitive mechanism of action ”的研究長文。

論文首次報道了人源剪接體組分SF3b復(fù)合物結(jié)合小分子藥物的近原子分辨率結(jié)構(gòu)，為理解這些藥物的作用機(jī)理提供了重要的結(jié)構(gòu)信息，并為使用冷凍電鏡技術(shù)尋找剪接體靶向藥物提供了思路。

RNA剪接異常與癌癥具有密切聯(lián)系。在骨髓癌、淋巴癌、皮膚癌以及乳腺癌等多種常見癌癥中均發(fā)現(xiàn)了剪接體蛋白組分的體細(xì)胞突變。這些癌癥相關(guān)的突變大多數(shù)都分布在剪接體SF3b復(fù)合物的組分SF3b1這個蛋白上，因此SF3b1一直是治療癌癥的重要靶向之一。第一個進(jìn)入臨床實驗的剪接體靶向藥物是E7107，體外的生化實驗表明E7107可以特異性結(jié)合SF3b1，并抑制剪接反應(yīng)，但其作用機(jī)理尚不明確。

在該研究中，F(xiàn)inci等人使用冷凍電鏡技術(shù)獲得了SF3b復(fù)合物結(jié)合小分子藥物E7107的高分辨結(jié)構(gòu)（圖 1A）。該結(jié)構(gòu)顯示E7107與SF3b1的一段保守序列相互作用（圖 1B）。而在該組此前的剪接體結(jié)構(gòu)中，這段序列結(jié)合的是pre-mRNA的分支序列（branch sequence）。這樣的結(jié)果暗示了一種競爭性的結(jié)合機(jī)制。為了驗證這種作用機(jī)理，他們突變了這段序列中的部分氨基酸，發(fā)現(xiàn)改造后細(xì)胞對E7107具有了抗性；他們還設(shè)計了E7107及其衍生物與pre-mRNA的體外競爭性實驗。最終他們根據(jù)結(jié)構(gòu)和生化數(shù)據(jù)提出了E7107與pre-mRNA競爭結(jié)合SF3b1，從而調(diào)控剪接反應(yīng)的猜想。此外，這還是第一個結(jié)合了小分子抑制劑的剪接體相關(guān)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，對于理解藥物作用機(jī)理以及 RNA剪接調(diào)控具有重要的意義。

圖1. SF3b復(fù)合物結(jié)合小分子藥物E7107

Lorenzo Finci為本文第一作者及通訊作者。來自清華大學(xué)的張曉峰、黃修良、周強(qiáng)對課題做出了重要貢獻(xiàn)。來自H3 Biomedicine公司的Nicholas Larsen為本文共同通訊作者，Jennifer Tsai, Teng Teng, Anant Agrawal, Betty Chan, Sean Irwin, Craig Karr, Andrew Cook, Ping Zhu, Dominic Reynolds, Peter G Smith, Peter Fekkes, Silvia Buonamici同樣做出了重要貢獻(xiàn)。本課題得到了清華大學(xué)冷凍電鏡平臺，高性能計算平臺、國家蛋白質(zhì)設(shè)施實驗技術(shù)中心（北京）的大力支持；本工作主要獲得北京市結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心的經(jīng)費(fèi)支持，并獲得了國家自然科學(xué)基金委以及科技部的資助。施一公教授指導(dǎo)了該課題，并提供了諸多建議和幫助。

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