來源: 澎湃新聞網/日期: 2015-08-21
“剪接體”是人類細胞中必不可少的“分子機器”之一，但人類對其工作機理的了解，一直缺乏結構生物學的證據。
北京時間8月21日，國際頂級學術期刊《科學》（Science）連續在線發表兩篇中國科學家研究“剪接體”的論文，並首次報道了分辨率高達3.6埃的“剪接體”分子結構。
這些研究論文來自同一研究組，都是由清華大學生命科學學院教授施一公帶領的研究組完成。
論文的題目分別爲《3.6埃的酵母剪接體結構》（Structure of a Yeast Spliceosome at 3.6 Angstrom Resolution）和《前體信使RNA剪接的結構基礎》（Structural Basis of Pre-mRNA Splicing）。第一篇文章報道了“剪接體”近原子分辨率的三維結構，這一結構是通過單顆粒冷凍電子顯微技術解析得到的。第二篇文章是在這一3.6埃剪接體結構的基礎上，進行詳細分析，對剪接體的基本工作機理進行了闡述。1埃等于一百億分之一米，等于0.1納米，用于表征原子的半徑。
21日上午，“青年千人計劃”獲得者、中科院生物物理所生物大分子國家重點實驗室研究員黃億華告訴澎湃新聞，施一公教授的這一研究成果是一個裏程碑，“有望拿諾貝爾獎”，他個人認爲，是近年來，在生命科學領域，中國最好的科研成果之一。
信使RNA被剪切、連接的原子模型。
剪接體是由RNA（核酸）和蛋白質組成複合物，黃億華說，包括真核生物在內，生命過程的根本規則被稱爲“中心法則”，是“DNA被轉錄成RNA，RNA被翻譯成蛋白質”，蛋白質來執行具體的功能。但RNA要被翻譯成蛋白質，需要“剪接體”剪接，這涉及到人體內幾乎所有的生命活動，也包括疾病。科學家發現“剪接體”後，一直想研究清楚其結構和機理，但一直沒能獲得根本性的突破。國際上有很多研究組都在競爭。
對比其他的研究方法，如生物化學、分子生物學等，黃億華認爲，結構生物學是有力的補充，也更“直觀”，你可以直接“看”發生了什麽。
施一公團隊獲得的剪接體高分辨率的三維結構。
但解析“剪接體”的結構，至少有兩大困難需要克服。黃億華說，首先，拿到“剪接體”就不容易，因爲，它由30多種蛋白質和核酸組成，怎麽拿到完整的蛋白複合物，而且是足夠量的？其次，拿到了這些蛋白複合物之後，有能力解析其結構嗎？施一公教授研究組在這兩方面都取得了突破。
對比結構生物學領域常用的“晶體X射線衍射”的方法，黃億華解釋說，冷凍電子顯微鏡技術不需要蛋白質的晶體，需要的蛋白質數量也相對少，更關鍵的是，後者研究分子量巨大的蛋白複合物的結構更有優勢。
黃億華表示，“剪接體”的分子量非常大，由多種蛋白質組成。如果想用“晶體X射線衍射”的方法研究，第一步就會被卡住，因爲獲得晶體非常困難。單個蛋白結晶就是挑戰，兩個、三個……會越來越難。但冷凍電子顯微鏡技術中，將處理後的蛋白樣品速凍，然後用電子顯微鏡給這些樣品一一拍照，最後根據圖像，重組該蛋白的三維結構。
清華大學官網發布消息稱，施一公教授研究組的這一研究成果具有極爲重大的意義。自上世紀70年代後期RNA剪接的發現以來，科學家們一直在步履維艱地探索其中的分子奧秘，期待早日揭示這個複雜過程的分子機理。施一公院士研究組對剪接體近原子分辨率結構的解析，不僅初步解答了這一基礎生命科學領域長期以來備受關注的核心問題，又爲進一步揭示與剪接體相關疾病的發病機理提供了結構基礎和理論指導。
施一公現任清華大學生命科學學院院長，2013年當選中國科學院院士，他還是美國科學院、美國藝術與科學院外籍院士。他帶領的研究團隊主要運用生化和生物物理的手段，研究細胞調亡的分子機制、重要膜蛋白以及細胞內生物大分子機器的結構與功能。
據財新網報道，施一公將出任清華大學副校長，而施一公的一名助理透露，該消息正在清華大學校內的信息網上進行公示。
