北京生命科学研究所叶克穷实验室在《自然》杂志上发表文章（Article）“Crystal structure of an H/ACA box ribonucleoprotein particle”（2006年8月30日在线，Advance online publication）。

北京生命科学研究所叶克穷实验室在《自然》杂志上发表文章（Article）“Crystal structure of an H/ACA box ribonucleoprotein particle”（2006年8月30日在线，Advance online publication）。该论文报道了催化假尿嘧啶形成的H/ACA RNA蛋白质完整复合物的空间结构。

假尿嘧啶是最普遍的RNA修饰形式。假尿嘧啶也被称为鸟嘌呤、腺嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶以外的第五种碱基。核糖体RNA就含有大量的假尿嘧啶，这些保守的假尿嘧啶位于核糖体关键功能区，一直被认为和核糖体的结构和功能有重要关系。H/ACA 复合物是一类从古细菌到人类高度保守的假尿嘧啶合成酶，主要催化核糖体RNA特定位点上的尿嘧啶转化为假尿嘧啶。H/ACA复合物也是目前发现最复杂的假尿嘧啶合成酶，由四个蛋白质Cbf5/dyskerin, Nop10, Gar1和L7ae，还有一条决定修饰特异性的H/ACA 向导RNA组成。该酶独特之处在于向导RNA的功能：向导RNA通过和底物RNA被催化的尿嘧啶两边的碱基序列互补配对来选择特定的修饰位点。这种由RNA介导的底物识别机理赋予了该酶“可编程”的能力，当复合物和不同的向导RNA结合后，就可以识别不同的底物位点。有近百种人源H/ACA RNA指导着假尿嘧啶的生物合成。另外，某些H/ACA 复合物还参与核糖体RNA的剪切加工，参与人类端粒酶的组成。基因分析已经证明该复合物中的dyskerin蛋白质突变可以引起一种罕见的“先天性角化不良”(dyskeratosis congenita) 遗传病。

该论文作者李玲和叶克穷博士利用X射线晶体衍射技术解析了H/ACA 完整复合物的三维结构。他们的工作大大增进了对这类合成酶组织形式和工作原理的认识。晶体结构显示其中L7ae, Nop10 和Cbf5三个蛋白质和H/ACA RNA直接结合，导致该RNA的底物识别序列恰好位于催化反应中心附近，为向导RNA识别底物提供合理的位置。他们还构造了一个底物结合模型，模型显示了向导RNA如何和底物结合，从而使被修饰的尿嘧啶定位在反应中心。另外晶体结构显示Gar1蛋白不直接结合RNA，作者提出Gar1可能通过跟Cbf5的相互作用来控制底物的结合与释放。该工作也为dyskerin突变致病机理提供了一些启发，为近一步研究H/ACA RNP复合物在催化假尿嘧啶形成、核糖体RNA剪切和端粒酶功能中的作用提供了基础。文章的审稿人评价该工作“显著提高了对H/ACA 复合物各个组分功能以及对催化相关结构的理解”，“是一项对RNA修饰领域十分重要的贡献。”

该论文的第一作者李玲博士完成了来源于古细菌Pyrococcus furiosus四个重组蛋白质和一条65个碱基RNA的五元复合物的组装，并生长了2.3埃分辨率的晶体。“组装和结晶这么庞大的复合物是个极富挑战性的工作，李玲博士试验了很多条件才拿到高精度晶体。这个结构的解析和她高度执着的科学探索精神是分不开的。”该论文通讯作者叶克穷博士说。

这篇文章的工作是受科技部863项目和北京市政府资助在北京生命科学研究所完成的。晶体衍射数据的采集获得了日本SPring-8同步辐射光源的支持。该工作还得到段景绮、康彦勇和王伟同学的帮助。

Crystal structure of H/ACA RNP.

作者左叶克穷博士，右李玲博士