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真核生物核糖體的組裝是細胞內最重要也是最耗能的過程之一，包含4條rRNA的剪下和摺疊以及80個核糖體蛋白的翻譯、轉運和組裝。除此以外，還有多於200個的組裝因子參與其中。近年發現，核糖體的組裝異常與人類多種疾病密切相關，已經成為多種疾病治療的熱門研究靶點。

圖1. 核糖體的組裝示意圖【1】

2020年12月15日，來自慕尼黑大學Roland Beckmann教授課題組的程淨東博士以及海德堡大學Ed Hurt課題組的合作者在Molecular Cell發表了Structure of the Maturing 90S Pre-ribosome in Association with the RNA Exosome 的研究文章。

在對90S核糖體的研究中，研究者們總會發現樣品中有細胞核內RNA Exosome（RNA外切酶體）的富集。本文作者首先利用生化和負染電子顯微鏡技術檢驗了純化自不同蛋白的90S核糖體前體中RNA Exosome的含量，發現RNA Exosome傾向於特異性富集在特定的樣品中，而這些樣品主要純化的是A1位點切割以及90S向40S轉變的核糖體前體。因此作者推斷，RNA Exosome或與Dhr1一樣，在A1位點的切割中發揮重要作用。接下來作者在正常生長條件下，利用90S核糖體前體中的Dim1組分和RNA Exosome中的Csl4組分同時進行純化，以富集同時含有90S核糖體前體和RNA Exosome的樣品。再利用冷凍電鏡單顆粒分析手段得到兩個90S-Exosome super complex。在這個兩個super complex中，90S核糖體前體的A1位點分別呈現出未被切割的Pre-A1狀態和已被切割的Post-A1狀態，而RNA Exosome的構象並沒有明顯差異。RNA Exosome僅透過RNA解旋酶Mtr4結合在90S核糖體前體上，它主要與Sof1模組、Utp6和Utp18蛋白相互作用，而這一區域恰好是5’ETS RNA的3’端。進一步的生化研究則表明，RNA Exosome正在處理5’ETS RNA。值得一提的是，作者在文末對領域內90S pre-ribosome與SSU processome的命名問題重新進行了說明，將本文中得到的90S Exosome super complex定義為SSU processome，以消除歧義。

該研究第一次證明了在正常的生長條件下，RNA Exosome與90S核糖體前體形成super complex。區別於基因敲除或突變的情況，RNA Exosome與A1位點切割前和切割後的90S核糖體前體均有結合，表明RNA Exosome與Dhr1一樣都是A1位點切割不可缺少的動力。連同之前的研究，作者闡釋了完整的90S核糖體前體A1位點的切割機制。

原文連結：

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2020.11.009

製版人：十一

參考文獻

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3. J. Cheng et al., Thermophile 90S Pre-ribosome Structures Reveal the Reverse Order of Co-transcriptional 18S rRNA Subdomain Integration. Molecular cell 75, 1256-1269 e1257 (2019).

4. J. Cheng, N. Kellner, O. Berninghausen, E. Hurt, R. Beckmann, 3.2-A-resolution structure of the 90S preribosome before A1 pre-rRNA cleavage. Nature structural & molecular biology 24, 954-964 (2017).