2018年首秀，施一公揭示人類剪切複合體結構

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iNature：2018年1月5日，施一公又在Science發表了剪切複合體的結構，經過iNature編輯部的整理近段時間施一公發表的剪接複合體文章：2017年11月16日，施一公發表釀酒酵母后催化剪切體結構（Cell）；2017年09月14日，施一公發表釀酒酵母內含子套索結構（Cell）；2017年03月14日，施一公發表人類剪切體結構（Cell）；2017年01月13日，施一公發表釀酒酵母剪切體催化激活步驟（Science）。最後，感興趣可下載這5篇文章https://pan.baidu.com/s/1o83Ob14（可直接下載，僅用於教育，不得商用）

剪切的可能過程

2018年1月5日，施一公發表人催化步驟的結構I剪接體

剪接體剪接涉及branching反應和外顯子連接。 branching反應導致形成催化步驟I剪接體（C複合物）。 在這裡，施一公研究組報告人類C複合物的冷凍電鏡結構，平均解析度為4.1埃。 與釀酒酵母C複合物的結構相比，人複合物含有另外11種蛋白質。 步驟I拼接因子CCDC49和CCDC94（分別在釀酒酵母中的Cwc25和Yju2）與DEAH家族ATP酶/解旋酶Prp16緊密相互作用，並且橋接Prp16和活性位點RNA元件之間的間隙。 這些特徵，連同人類C和C *複合物之間的結構比較，揭示了對核糖核蛋白重構的機理性認識，並允許初步知道C到C *轉變的工作機制。

Abstract：

Splicing by the spliceosome involves branching and exon ligation. The branching reaction leads to the formation of the catalytic step I spliceosome (C complex). Here we report the cryo-EM structure of the human C complex at an average resolution of 4.1 ?. Compared to the structure of the S. cerevisiae C complex, the human complex contains 11 additional proteins. The step I splicing factors CCDC49 and CCDC94 (Cwc25 and Yju2 in S. cerevisiae, respectively) closely interact with the DEAH-family ATPase/helicase Prp16 and bridge the gap between Prp16 and the active site RNA elements. These features, together with structural comparison between the human C and C* complexes, reveal mechanistic insights into ribonucleoprotein remodeling and allow proposition of a working mechanism for the C-to-C* transition.

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2017年11月16日，施一公發表釀酒酵母后催化剪切體結構

通過剪接體從前體mRNA中去除內含子導致催化後剪接體（稱為P複合體）中的兩個外顯子的連接。 在這裡，施一公研究組提出了一個來自釀酒酵母的P複合物的冷凍電鏡結構，平均解析度為3.6?。連接的外顯子通過RNA-RNA接觸保持在活性位點。 5"外顯子3"末端的3個鹼基仍然錨定在U5小核RNA的環I上，而3"-剪接位點（3"SS）的保守AG核苷酸被分支位點序列保守的腺嘌呤，，5"端的鳥嘌呤鹼基（5"SS）和U6 snRNA的腺嘌呤鹼基特異性識別。 3"SS通過與Prp8的1585迴路相互作用而穩定。 P複合體結構提供了對於理解完整剪接循環至關重要的剪接點形成的觀點。

Abstract：

Removal of an intron from a pre-mRNA by the spliceosome results in the ligation of two exons in the post-catalytic spliceosome (known as the P complex). Here, we present a cryo-EM structure of the P complex from Saccharomyces cerevisiae at an average resolution of 3.6 ?. The ligated exon is held in the active site through RNA-RNA contacts. Three bases at the 3′ end of the 5′ exon remain anchored to loop I of U5 small nuclear RNA, and the conserved AG nucleotides of the 3′-splice site (3′SS) are specifically recognized by the invariant adenine of the branch point sequence, the guanine base at the 5′ end of the 5′SS, and an adenine base of U6 snRNA. The 3′SS is stabilized through an interaction with the 1585-loop of Prp8. The P complex structure provides a view on splice junction formation critical for understanding the complete splicing cycle.

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2017年09月14日，施一公發表釀酒酵母內含子套索結構

內含子套索剪接體（ILS）的拆卸標誌著剪接循環的結束。 這裡施一公研究組以平均解析度報告來自釀酒酵母的ILS複合物的冷凍電子顯微鏡結構。 內含子系統保持綁定在剪接體中，而連接的外顯子已經解離。 已經從活性位點組裝中釋放步驟II剪接因子Prp17和Prp18以及穩定與U5小核RNA（snRNA）的環I的5"外顯子結合的Cwc21和Cwc22。 DEAH家族ATP酶/解旋酶Prp43結合剪接體周圍的Syf1，其RNA結合位點接近U6 snRNA的3"末端。 Ntr1 / Spp382的C末端結構域與GTPase Snu114相關聯，Ntr2錨定在Prp8上，同時與Ntr1的超螺旋結構域相互作用。 這些結構特徵表明了用於拆卸ILS複合物的合理機制。

Abstract：

The disassembly of the intron lariat spliceosome (ILS) marks the end of a splicing cycle. Here we report a cryoelectron microscopy structure of the ILS complex from Saccharomyces cerevisiae at an average resolution of 3.5 ?. The intron lariat remains bound in the spliceosome whereas the ligated exon is already dissociated. The step II splicing factors Prp17 and Prp18, along with Cwc21 and Cwc22 that stabilize the 5′ exon binding to loop I of U5 small nuclear RNA (snRNA), have been released from the active site assembly. The DEAH family ATPase/helicase Prp43 binds Syf1 at the periphery of the spliceosome, with its RNA-binding site close to the 3′ end of U6 snRNA. The C-terminal domain of Ntr1/Spp382 associates with the GTPase Snu114, and Ntr2 is anchored to Prp8 while interacting with the superhelical domain of Ntr1. These structural features suggest a plausible mechanism for the disassembly of the ILS complex.

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2017年03月14日，施一公發表人類剪切體結構

對前體mRNA剪接的機理性理解需要關於剪接體各種狀態的詳細結構信息。在這裡，施一公研究組報告在外顯子連接之前的人類剪接體（C *複合物）的冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）結構，平均解析度為3.76?.剪接因子Prp17穩定活性位點構象。步驟II因子Slu7採用延伸構象，結合Prp8和Cwc22，並準備選擇3"-剪接位點。值得注意的是，內含子的套索穿過RBM22的正電中心通道。這個不尋常的組織提出了內含子招募，禁閉和釋放的機制。蛋白質PRKRIP1形成100-αα螺旋，將遠端U2 snRNP連接到催化中心。 ATP酶/解旋酶Prp22的35個殘基的片段與Prp8鎖定，並且四級外顯子連接複合物（EJC）識別上游的5"-外顯子序列並與Cwc22和GTPase Snu114締合。這些結構特徵揭示了外顯子結紮的重要機制。

Abstract：

Mechanistic understanding of pre-mRNA splicing requires detailed structural information on various states of the spliceosome. Here we report the cryo electron microscopy (cryo-EM) structure of the human spliceosome just before exon ligation (the C? complex) at an average resolution of 3.76 ?. The splicing factor Prp17 stabilizes the active site conformation. The step II factor Slu7 adopts an extended conformation, binds Prp8 and Cwc22, and is poised for selection of the 3′-splice site. Remarkably, the intron lariat traverses through a positively charged central channel of RBM22; this unusual organization suggests mechanisms of intron recruitment, confinement, and release. The protein PRKRIP1 forms a 100-? α helix linking the distant U2 snRNP to the catalytic center. A 35-residue fragment of the ATPase/helicase Prp22 latches onto Prp8, and the quaternary exon junction complex (EJC) recognizes upstream 5′-exon sequences and associates with Cwc22 and the GTPase Snu114. These structural features reveal important mechanistic insights into exon ligation.

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2017年01月13日，施一公發表釀酒酵母剪切體催化激活步驟

每個前體mRNA剪接循環包括兩個連續的反應，首先遊離5"-外顯子併產生內含子套索-3"-外顯子，然後連接兩個外顯子並釋放內含子的套索結構。第二個反應是通過步驟II催化活化的剪接體（稱為C *複合物）進行的。在這裡，施一公研究組提出了來自釀酒酵母的C *複合物的低溫電子顯微鏡（cryo-EM）結構，平均解析度為4.0?。與先前的剪接體複合體（C複合體）相比，套索連接已經被移位15到20?，以騰出空間用於即將到來的3"-外顯子序列。 I步剪接因子Cwc25和Yju2已經從活性位點解離。來自Prp8（1585環和RNaseH樣結構域的β指）的兩個催化基序，連同步驟II剪接因子Prp17和Prp18以及其它周圍蛋白質，準備好輔助第二酯交換。這些結構特徵，連同其他剪接體複合物報道的那些，在剪接周期中產生幾乎完整的機製圖像。

原文下載

https://pan.baidu.com/s/1o83Ob14（可直接下載，僅用於教育，不得商用）

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)31264-3

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30487-7

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30954-6

http://science.sciencemag.org/content/early/2016/12/14/science.aak9979

http://science.sciencemag.org/content/early/2018/01/03/science.aar6401

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