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施一公团队重大研究成果发表解答基础生命科学核心问题

清华大学施一公团队重大研究成果发表

解答基础生命科学核心问题

■首次获得高分辨率剪接体三维结构

■首次揭示剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理

■揭示相关遗传病发病机理

光明日报北京8月21日电（记者晋浩天）21日凌晨，清华大学生命科学学院教授施一公研究组的两篇研究长文在国际顶级期刊《科学》在线发表，首次揭示了高分辨率剪接体三维结构和剪接体对前体信使RNA（核糖核酸）执行剪接的基本工作机理。这项研究，不仅初步解答了基础生命科学领域长期以来备受关注的核心问题，也为进一步揭示与剪接体相关疾病的发病机理提供了结构基础和理论指导。

　　两篇研究长文的题目分别是“3.6埃的酵母剪接体结构”和“前体信使RNA剪接的结构基础”。第一篇文章介绍了通过单颗粒冷冻电子显微技术（冷冻电镜）解析的酵母剪接体近原子分辨率的三维结构，第二篇文章在此结构的基础上进行分析，详细阐述了剪接体对前体信使RNA执行剪接的基本工作机理。

　　细胞是生物体的基本组成单位，而基因表达是所有细胞最基础，也是最核心的生命活动。“在所有真核细胞中，基因表达分三步进行，分别由RNA聚合酶、剪接体核糖体执行。首先，储存在遗传物质DNA序列中的遗传信息必须通过RNA聚合酶的作用转变成前体信使RNA，这一步简称转录；其次，前体信使RNA由多个内含子和外显子间隔形成，必须通过剪接体的作用去除内含子、连接外显子之后才能转变为成熟的信使RNA，这一步简称剪接；最后，成熟的信使RNA必须通过核糖体的作用转变成蛋白质之后，才能行使生命活动的各种功能。”施一公说。

　　施一公介绍，描述这一过程的规律被称为生物学的中心法则，其在生命科学领域具有核心重要性。其中，RNA聚合酶和核糖体的结构解析分别获得2006年和2009年的诺贝尔化学奖。而剪接体是一个巨大而又复杂的动态分子机器，其结构解析的难度被普遍认为高于RNA聚合酶和核糖体，是世界结构生物学公认的难题。

　　长期以来，剪接体的结构解析一直被认为是最值得期待的结构生物学研究。许多人类疾病都可以归咎于基因的错误剪接或针对剪接体的调控错误，人类35%的遗传紊乱是由于基因突变导致单个基因的可变剪接引起的。

　　施一公研究组从2009年开始进入剪接体研究的核心领域，并在2014年初首次报道了剪接体复合物中重要组成蛋白Lsm七聚体及其在RNA结合状态下的晶体结构。

　　这项举世瞩目的科研成果背后，是一支由施一公率领的仅包含3名年轻人的研究团队，其中有1989年出生的杭婧和90后博士研究生万蕊雪，而资格最老的清华大学生命科学学院闫创业博士也只有30岁。
作者：晋浩天来源：光明日报