記者16日從西湖大學(xué)獲悉，西湖大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、西湖實驗室申恩志團(tuán)隊聯(lián)合吳建平團(tuán)隊成功揭示了小鼠體內(nèi)PIWI蛋白（MILI蛋白）與piRNA協(xié)作切割目標(biāo)RNA（核糖核酸）的全過程。相關(guān)研究成果於北京時間1月15日24時在線發(fā)表於《自然》雜志。

“在細(xì)胞的運(yùn)作過程中，非編碼小RNA起著至關(guān)重要的調(diào)控作用。其中，piRNA在動物生殖細(xì)胞發(fā)育和生成中扮演著關(guān)鍵角色。”申恩志介紹，piRNA如同“RNA剪刀”，與PIWI蛋白結(jié)合成復(fù)合物，專門識別並切割逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的RNA，防止其在基因組內(nèi)隨意“跳躍”，從而保障基因組的穩(wěn)定性。然而，此前這一“剪刀”的具體工作機(jī)制一直未知。

申恩志團(tuán)隊早在2015年就開啟了對piRNA的探索之旅。研究初期，他們面臨的最大挑戰(zhàn)是人工表達(dá)獲得PIWI蛋白。PIWI蛋白通常來源於生殖細(xì)胞，獲取難度大，且在表達(dá)過程中容易結(jié)合其他RNA片段，導(dǎo)致實驗難以成功。歷經(jīng)多次失敗，直到2021年，研究團(tuán)隊才終於成功獲得具有切割能力和活性的PIWI蛋白，為后續(xù)研究奠定了堅實基礎(chǔ)。

RNA切割過程快速且動態(tài)，難以直接觀察。為攻克這一難關(guān)，他們充分利用西湖大學(xué)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)方面的優(yōu)勢，聯(lián)合吳建平團(tuán)隊制定了詳細(xì)的研究策略。

研究團(tuán)隊首先獲取了PIWI-piRNA二元復(fù)合物，然后讓其與不同長度的靶標(biāo)RNA結(jié)合，通過分步觀察的方式，深入研究復(fù)合物的結(jié)構(gòu)變化。他們運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，成功識別出PIWI蛋白開放、中間、關(guān)閉的3種過渡狀態(tài)。這3種狀態(tài)就如同一隻手在抓取物體時，先張開（開放狀態(tài)），然后逐漸握住目標(biāo)（中間狀態(tài)），最后完成切割（關(guān)閉狀態(tài)）。同時，研究團(tuán)隊還成功鑒定出新的RNA切割催化中心關(guān)鍵位點。

“我們的最終目標(biāo)是，更好地理解小的調(diào)控型RNA的機(jī)制，以及它的生物學(xué)功能，並希望能夠更好地將其轉(zhuǎn)變成實際應(yīng)用。”申恩志表示，鑒於核酸技術(shù)在新冠疫苗和核酸藥物等領(lǐng)域的成功應(yīng)用，該成果有望為開發(fā)基於RNA調(diào)控機(jī)制的創(chuàng)新療法提供新思路。（記者劉園園）

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