实验室团队第一次看到难以捉摸的蛋白质结构

我们的身体由许多不同类型的细胞组成，每个细胞的身份都由不同的基因表达决定。当这种基因表达出错时，会发生癌症和遗传性疾病。微小RNA(miRNA)是基因表达中的重要调节因子，它们在几乎所有生物学背景中起着至关重要的作用，包括发育，分化，炎症，衰老和癌症。在细胞核中，miRNA以一种称为原始microRNA(pri-miRNA)的微小折叠发夹结构开始其过程，并由微处理器复合物识别和处理，微处理器复合物是由一种DROSHA和两种DGCR8蛋白组成的酶排列。微处理器复合物做两件事：它测量pri-miRNA然后剪掉它的基础部分，产生前体-microRNA(pre-miRNA)。经过一番深加工，

尽管在过去的十年中对这一过程进行了彻底的研究，但微处理器的分子基础仍然知之甚少，因为蛋白质的结构尚未充分揭示。在韩国IBS RNA研究中心工作的科学家们正处于发现和绘制pri-miRNA生物合成过程中所涉及结构的复杂性的最前沿。由V. Narry Kim领导的团队首次阐明了DROSHA的三维图像，这是微处理器复合体的一部分。到目前为止，还没有人能够获得DROSHA的晶体结构。

通过这一发现，IBS团队能够证实他们之前的发现(CellNguyen等，2015)揭示了微处理器复合体的组成和详细的作用机制。这项工作表明，DROSHA有两个DGCR8结合位点，清晰地展示了微处理器的组装方式。在了解其结构后，他们能够确定DROSHA与DGCR8如何相互作用以确定pri-miRNA中的切割位点。以前他们观察到微处理器复合物切割pri-miRNA的中间茎区域距离基部连接11个碱基对。目前的研究帮助他们确定DROSHA的形状具有独特的物理特征，包括“凹凸”，可以完美地容纳pri-miRNA。该凸起可以作为测量指导，并指示DROSHA切割的11个碱基对距离。当他们观察DROSHA时，他们注意到它与Dicer酶具有一些惊人的结构相似性，尽管Dicer存在并且远离DROSHA。他们假设DROSHA可能是从Dicer同系物进化而来的。

尝试纯化过表达的DROSHA蛋白用于研究以前是不可能的并且受到技术困难的阻碍。如果没有严格的护理，DROSHA在蛋白质纯化过程中很容易聚集，从而成为不成功的结晶。为了保持其结构完整性，该团队共同表达了来自DGCR8的23个氨基酸，其结合并覆盖DROSHA的疏水表面，保持DROSHA完整。根据IBS研究员Jae-Sung Woo的说法，“如果没有这种疏水相互作用，DROSHA蛋白会异常折叠并聚集”，从而使它们变得毫无用处。由于维持了蛋白质，该团队能够进行X射线晶体学分析，并获得其结构的第一个清晰图像。

了解DROSHA的结构是理解microRNA生物发生过程中的另一个关键步骤。基于这些知识是设计调节和控制基因表达的新方法的基础，其具有一系列应用，包括构建新的抗真菌剂和阻止肿瘤生长。随着抗生素耐药性的增加，能够更精确地控制RNAi可能是防治其他无法治愈的细菌感染的最前沿。实现这一成像突破为更好地理解和激发细胞繁殖的新应用打开了大门。“未来，”研究员Sung Chul Kwon说，“我们正在计划解决pri-miRNA结合的微处理器复合体的结构。”