我室关于人工设计PPR蛋白识别RNA分子机制研究取得最新进展

发表日期：2016-05-08 11:05AM 阅览次数：

南湖网讯（通讯员 洪思行晏翎）2016年4月18日，我室殷平教授团队关于人工设计PPR蛋白识别RNA分子机制研究取得最新进展。成果论文以“Structural basis for specific single-stranded RNA recognition by designer pentatricopeptide repeat proteins”为题，报道了人工设计PPR蛋白和RNA的复合物结构，全面解释了PPR蛋白与四种RNA碱基的特异相互作用机制，并为进一步优化设计RNA识别工具奠定了基础。

研究人员介绍，PPR（pentatricopeptide repeat）蛋白是近年发现的一类超家族蛋白，在高等植物叶绿体和线粒体中种类丰富。 PPR蛋白对单链RNA具有序列特异性识别模式，参与着真核RNA多种代谢途径，如转录、剪接、编辑、降解和稳定等过程，因为与包括多种农作物在内的植物细胞质雄性不育有直接联系而受到重视。在人类中，PPR蛋白在包括导致Leigh综合症在内的众多生理和病理过程中发挥重要作用。PPR蛋白由数目不等的重复单元串联而成，经典PPR重复单元含有35个氨基酸。

殷平教授博士后期间的研究工作首次从结构生物学的角度明确了每一个重复单元可以特异性地识别一个RNA碱基，并且第5位和第35位氨基酸在RNA特异识别过程中发挥着重要作用，被称为密码氨基酸。2015年，殷平教授发表在Molecular Plant上的研究成果破解了氨基酸密码与RNA碱基之间的对应关系。但是，PPR重复单元中的密码氨基酸特异性识别四种RNA碱基的具体机理尚不明确。

为了解决上述问题，该课题组通过对所有P型PPR蛋白中的重复单元进行分析，设计出一个非常保守的PPR结构单元，并在此基础上人工设计了四种PPR蛋白。通过对上万颗晶体的筛选，终于获得了四个高分辨率的PPR-RNA复合物结构，这四个结构分别清晰地揭示了由氢键介导的四种密码氨基酸和其对应RNA碱基之间特异识别机制。这一系列研究成果为准确预测其他未知功能PPR蛋白的靶标序列和明确其功能提供了参考依据。同时，为优化PPR蛋白模型和促进PPR蛋白作为工具蛋白应用于生物技术领域有重要意义。研究人员还表示，PPR将有望发展成为一个全能型工具。在PPR蛋白上融合不同的“作用工具”，实现对特定RNA序列的特定作用。