| 최초로 RNA 스플라이싱 "분자 시계"의 정확한 원자 모델 시연 | ||
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  시후(西湖)대학교 생명과학대학 Shi Yi-gong(施一公) 연구팀은 출아형 효모(Saccharomyces cerevisiae)가 활성화 상태에 있는 스플라이소솜(Spliceosome)의 2.5옹스트롬 고해상도 전자형미경 구조를 성공적으로 시연했다. 해당 구조는 지금까지 보고된 최고 해상도의 스플라이소솜 구조로 최초로 스플라이소솜 전환 과정에서의 "동력 구동" 단백질-ATP 가수분해효소/헬리카제 Prp2 및 그 활성인자 Spp2가 그 리모델링을 촉매하는 구조 기반을 제시함으로써 스플라이소솜이 리모델링을 활성화시키는 분자 메커니즘을 파악하기 위한 가장 뚜렷한 구조 정보를 제공했다. 해당 성과는 "ATP 가수분해효소/헬리카제 Prp2 및 그 활성인자 Spp2 스플라이소솜의 활성화 촉매 과정에서 구조 리모델링의 분자 메커니즘"라는 제목으로 "Science"에 게재되었다. 인간 유전자의 95% 이상은 RNA 스플라이싱(splicing)이 발생한다. 비정상적이거나 잘못된 RNA 스플라이싱은 모두 심각한 유전 질환과 질병을 유발한다. 현재 인간 유전 질환의 35%는 RNA 스플라이싱 이상과 관련이 있으며 이러한 RNA 스플라이싱의 약물 표적에 기반한 약물 설계는 난치 질환의 치료를 촉진할 전망이다. 생물의 행동, 언어, 사고 등 모든 생명 활동은 유전자에 의해 제어되며 RNA 스플라이싱은 진핵생물 유전자 발현 조절의 중요한 일환이다. RNA 스플라이싱 반응을 수행하는 세포핵 내의 스플라이소솜은 "동력 구동" 단백질-ATP 가수분해효소/헬리카제의 엄격한 조절을 받는다. 이들은 스플라이소솜의 구조 변경을 촉매하고 RNA 스플라이싱 과정을 제어하며 RNA에 대한 검사 및 교정 과정에서 핵심 작용을 하여 RNA 스플라이싱의 "분자 시계"로 불린다. 연구팀은 2015년에 세계 최초로 분열효모(Schizosaccharomycetes) 스플라이소솜의 3.6옹스트롬 고해상도 구조를 규명하고 최초로 스플라이소솜 촉매 중심의 근원자 해상도 구조를 시연했다. 스플라이소솜 리모델링 단백질의 스플라이소솜 상태 전환을 제어하는 분자 메커니즘을 규명하고 RNA 스플라이싱 "분자 시계"의 정확한 원자 모델의 규명은 해당 분야의 핵심 과제이다. 연구팀은 단일입자 극저온전자현미경 기법을 이용하여 전체 해상도가 2.5옹스트롬인 Bactcomplex 극저온전자현미경 구조를 리모델링함과 아울러 원자모델을 구축하였다. 그 중, 스플라이소솜 주변에 있는 구조 리모델링 단백질 ATP 가수분해효소/헬리카제 Prp2와 그 활성인자 Spp2의 해상도는 3.2옹스트롬에 달한다. 이러한 고해상도에서 연구팀이 분석한 Bactcomplex 구조는 최초로 스플라이소솜 핵심 영역에 있는 물 분자가 수소 결합을 통해 주요 스플라이스 부위 식별 및 금속 이온과의 배위 결합에 참여함을 관찰했다. 놀랍게도, 해당 구조에서 활성인자 Spp2가 4개의 주요 앵커포인트를 통해 Prp2를 스플라이소솜에 고정시킴을 발견했다. 연구팀은 또한, 구조 설계를 기반으로 하는 대량의 생화학 실험을 통해 스플라이소솜을 활성화하고 스플라이소솜 구조 리모델링을 촉매하는 Prp2에 대한 Spp2의 중요한 역할을 검증했다. 정보출처 : https://news.gmw.cn/2020-12/04/content_34428537.htm |
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