人源Dicer-PACT复合物结构及功能研究

Small RNA interference (RNAi) is an evolutionarily conserved post-transcriptional gene silencing mechanism. It can silence specific genes based on small non-coding RNA sequences that trigger specific breaks in homologous mRNAs. In mammalian cells, Dicer, Argonaute, and TRBP or PACT are the main components of the RNAi pathway and they form the core of the RNA-induced silencing complex. As the chaperone protein of Dicer, TRBP and PACT have similar structural characteristics, both of them include three double-stranded RNA binding domains. The main difference of them is the length of links connecting the three dsRBDs, while for their functions, there are significant differences between the choice of substrate RNA and the effect of cleavage products of Dicer. Now, there are few studies on Dicer and PACT complexes, which cannot explain the mechanism of PACT's effect on Dicer function. Therefore, getting the structure of Dicer-PACT and its substrate RNA complexes can help us to understand the function of PACT and its effect on Dicer. This will bring great significance for the wider application of small RNA interference technology.

小RNA干扰是一种进化保守的转录后基因沉默机制，它可根据小非编码RNA序列触发同源mRNA的特异性断裂而沉默特定基因，在哺乳动物细胞中Dicer、Argonaute和TRBP或PACT是RNAi通路的主要成分，它们构成了RNA诱导沉默复合物的核心。作为人源Dicer蛋白的伴侣蛋白，TRBP和PACT具有相似的结构特征，都包括三个双链RNA结合结构域，明显的区别连接三个dsRBD的两段柔性连接长度不同，但是TRBP和PACT对于Dicer蛋白底物RNA的选择和切割产物的影响具有明显的差别。目前对于Dicer及PACT复合物的研究甚少，并不能够解释PACT对于Dicer功能影响的机制，因此解析Dicer-PACT及其底物RNA复合物的结构可以更加深入理解的PACT的功能及其对Dicer的影响，这对于更加广泛的应用小RNA干扰技术具有重大意义。

RNA干扰（RNAi）是真核生物细胞中普遍存在的基因表达调控通路，它使用长度为21-24nt的小RNA抑制同源基因的表达，从而达到基因沉默的目的。RNA干扰涉及细胞内的多种生命过程，比如细胞的分化与发育，衰老与死亡，癌变和抗病毒感染等。哺乳动物细胞中唯一的Dicer蛋白负责剪切产生各种小RNA分子，解析Dicer及其辅助蛋白和底物RNA的结构对于理解小RNA的成熟至关重要。人体细胞中的TRBP和PACT是Dicer的辅助蛋白，它们的结构特征非常相似，但是可以显著的影响Dicer的功能。本项目主要研究Dicer及其两个辅助蛋白TRBP和PACT和不同RNA底物组装成复合物结构，特别是研究较少的Dicer-PACT复合物结构及功能。目前我们解析得到了Dicer-PACT复合物冷冻电镜结构，并且比对了它与Dicer-TRBP复合物结构的异同。进一步的，我们得到了Dicer-TRBP在镁离子环境下与pre-let-7形成的复合物的新构象结构，该结构中RNA更加靠近了Dicer的酶切活性位点，这些结果表明RNA从装载到剪切，其位置可能是连续变化的过程。