重磅 | 年度巨献！施一公团队系统介绍剪切体研究的前世今生（值得收藏）

剪接体的组装始于识别5' SS，该5' SS通常通过与早期复合体（E复合体）中的U1小核RNA（snRNA）形成双链体而与双核苷酸GU邻接5外显子。 BPS和3' SS分别与蛋白质SF1和U2AF结合。借助于ATPase /螺旋酶，Prp5和Sub2 / UAP56 SF1被U2小核糖核蛋白（snRNP）取代，形成剪接小体（复合体），其中BPS与U2 snRNA的保守序列形成双链体。 A复合物与U4 / U6.U5三重核小核糖核蛋白（trisnRNP）结合成pre-B复合物。 pre-B复合体代表第一个完全组装的剪接体，其中所有五个snRNP均存在，而5个SS仍被U1 snRNP识别。在ATP酶/解旋酶Prp28的驱动下，U1 snRNA被U6 snRNA取代，形成5' SSS / U6双链体，U1 snRNP被解离，形成了预催化剪接体（B复合物）。重要的是，B复合物没有功能性的剪接活性位点。

剪接体剪接pre-mRNA完整周期示意图

剪接体的整体组织和活性位点构象首先由裂殖酵母的ILS复合物的3.6Å分辨率冷冻电子显微镜（cryo-EM）结构揭示。最终的原子模型包括37种蛋白质和4个RNA分子（内含子套索蛋白加上U2，U5和U6 snRNA）。剪接体具有稳定的核心，从Bact到ILS复合物，其核心基本相同。该剪接体核心包含完整的U5 snRNP（Spp42 / Prp8，Cwf10 / Snu114，U5 Sm环和U5 snRNA），U6 snRNA，U2 / U6双链体，NTC的2种蛋白质（Cdc5 / Cef1和Syf2）和6种蛋白质NTR（Cwf14 / Bud31，Cwf5 / Ecm2，Cwf2 / Cwc2，Cwf15 / Cwc15，Prp45和Cwf1 / Prp46）的大小。锚定在核心中心的Spp42 / Prp8（酿酒酵母和人体内的Prp8）催化腔上的剪接活性位点部分暴露于表面，可帮助底物进入。8个NTC和NTR蛋白可稳定RNA元件的构象，尤其是U6 snRNA和U2 / U6双链体的构象。U2 snRNP（Lea1，Msl1，U2 Sm环和U2 snRNA），NTC的Prp19子复合体以及NTR的Cwf11和Cwf19从剪接体核心发出，产生了剪接体的扩展外观。

剪接体的整体组织和活动位点配置

剪接体是金属核酶，RNA核苷酸协调两个催化金属离子。剪接活性位点的总体构型，如催化三联体所示，两种催化金属的作用与II型自剪接内含子几乎相同。这些相似性表明剪接体和II组内含子具有相同的进化起源。但是，作为人类已知的最通用的超分子机器之一，剪接体在质量上比II组内含子要复杂得多。最大的区别是剪接体中许多蛋白质成分的基本作用。剪接活性位点构象的维持，各种RNA元件的识别，剪接体的重塑，剪接反应的进行，甚至每个组分的募集/解离和构象变化都由蛋白质组分控制。剪接体金属核酶完全由蛋白质组分编排。

剪接体的蛋白质成分协调剪接反应

在每个剪接周期中，在特定阶段将16种蛋白质募集到剪接体中。根据公开的信息，这些蛋白质都不属于任何亚复合物，并且大多数都没有明显的酶活性。这些蛋白质分为六类：B特异性（Spp381，Prp38，Snu23），Bact特异性（Cwc24，Cwc27，Spp2），step I–specific（Yju2和Cwc25），step II–specific（Prp18，Slu7，Prp17） ），外显子结合特异性（Cwc21和Cwc22）和disassembly specific（Cwc23，Ntr1和Ntr2）。这些蛋白质的特征在于相关的冷冻EM结构，揭示了剪接体中的功能见解。

自2015年发布完整剪接体的第一个原子结构以来，在各个方面都取得了显着进展。到目前为止，剪接体的绝大多数主要功能状态已在结构上得到了表征，包括来自酵母的九个和来自人类的七个。简单地获得剪接体的另一种结构不再被认为是一项重大成就。相反，注意力已经转移到该结构可以揭示哪些新信息上。与5' SS的识别相反，如何识别E复合物中的BPS和3' SS仍然有待表征。尽管本地化的ATPase /螺旋酶，他们如何重塑剪接体了解甚少。例如，Gpatch激活Prp2或Prp43的ATPase /解旋酶活性的机制尚待阐明。Prp43如何拆卸ILS复合物仍然是推测性的等等。

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