酵母RNase MRP的结构及催化机制研究

Ribonuclease (RNase) MRP is a ubiquitous and essential site-specific eukaryotic endoribonuclease involved in the metabolism of a wide range of RNA molecules. RNase MRP is a ribonucleoprotein complex containing about ten protein subunits and one catalytic RNA subunit. RNase MRP is evolved from RNase P and closely related to the RNA component of RNase P, and multiple proteins, most of which are shared with RNase P. RNase MRP possesses a distinct function that different from RNase P, and mainly involved in the processing of the pre-rRNA in the ribosome assembly pathway. Currently, structures of the RNase MRP holoenzyme, and substrate recognition and processing mechanism are still poorly understood. This project will focus on the understanding of the holoenzyme and substrate-bound structures，the spacial organization, the catalytic mechanism of RNase MRP at an atomic level.

RNase MRP是广泛存在于真核生物中，为生命活动所必需的一类核酸内切酶，其参与了体内大量RNA分子的加工代谢活动。它是由近十个蛋白质亚基和一个具有催化活性的RNA亚基组成的极其复杂的核糖核酸蛋白质复合物。在进化上，RNase MRP是由RNase P 衍生而来，与RNase P在组成上也高度相关，除了RNA亚基保留了核心的催化结构域外，两者在蛋白质构成上也共享了很多蛋白质亚基。但是，RNase MRP却具有完全不同于RNase P的生物学功能。其主要负责切割核糖体成熟过程中的rRNA前体。目前我们对于真核生物的RNase MRP的全酶结构，底物识别乃至底物催化的切割机制都还所知甚少。本项目聚焦酵母RNase MRP全酶及底物结合状态的结构，期望在原子尺度阐释RNase MRP各亚基的空间关系及其发挥催化活性的分子机理。

RNase MRP是广泛存在于真核生物中，为生命活动所必需的一类核酸内切酶，其参与了体内大量RNA分子的加工代谢活动。与RNase P特异性地识别 tRNA底物不同，RNase MRP怎么识别多样化的底物仍然是个未解的问题。为了解决这一难题，我们首先解析了酵母RNase MRP全酶及其与底物复合物的冷冻电镜结构。结合结构信息及生化实验结果发现RNase MRP的蛋白质和RNA亚基的共同进化已将RNase MRP转化为独特的核糖核酸酶，通过识别简短，松散的共识序列来处理单链RNA。这种广泛的底物特异性表明RNase MRP可能具有无数尚未识别的底物，这些底物可能在各种细胞环境中发挥重要作用。