人工设计的dPPR蛋白识别RNA的分子机制研究及应用开发

Pentatricopeptide repeat (PPR) proteins are a family of specific RNA binding proteins. PPR proteins (PPRs) mediate multiple aspects of RNA metabolism such as RNA transcription, processing, editing, and stability. PPRs function as fertility restore gene in plants. PPRs also associated with human neurodegenerative disease. .PPRs contain 2-30 tandem repeats. Each repeat typically comprises 35 amino acids. PPRs bind to their target single-stranded RNA (ssRNA) in a modular and base-specific fashion and that the 5th and 35th amino acids play key roles in recognition termed as recognition code. Recently, we developed a modular assembly method for high-throughput construction of designer PPRs and systematically delineated the correlation between PPR codes and RNA bases. However, the structural basis for nucleotide-specific recognition by code-containing designer PPR (dPPR) remains to be elucidate. Here, we aim to obtain the structures of various PPR-RNA complex. This will lay a solid foundation on optimizing the PPR motif as well as accelerating the development of PPR-dependent RNA tools in organelle gene manipulation.

PPR蛋白家族是一类具有序列特异性的RNA结合蛋白，参与真核RNA的转录、剪接、编辑和稳定等多种代谢途径，与植物细胞质雄性不育有直接关系。在人类中，PPR蛋白还与神经衰退性疾病相关。.PPR蛋白由2-30个数目不等的重复基序串联而成，每个基序一般含有35个氨基酸，可以特异性地识别一个RNA碱基，第5位和第35位的氨基酸在识别过程中发挥关键作用，合称识别密码。近期本课题组报道了一套高效、快速组装人工设计的PPR蛋白的方法，并破解了PPR基序中的识别密码与RNA碱基之间的对应关系。但是这些识别密码与RNA碱基之间的识别机制仍需进一步研究。本项目通过结构生物学和生物化学的方法，解析含不同识别密码的PPR蛋白与对应RNA的复合物的结构，揭示二者互作的分子机制。为优化PPR基序的序列提供参考，为促进以PPR为基础的RNA水平上的细胞器基因操作工具的开发奠定基础。

PPR蛋白是一类具有序列特异性的RNA结合蛋白家族，参与真核生物中RNA的转录、剪接、编辑和稳定等多种代谢途径。主要分布于高等陆生植物中，与植物细胞质雄性不育密切相关。在人类中，PPR蛋白还与神经衰退性疾病相关。PPR蛋白由2-30个数目不等的重复基序串联而成，每个基序一般含有35个氨基酸，可以特异性地识别一个RNA碱基，第5位和第35位的氨基酸在识别过程中发挥关键作用，合称识别密码。本研究中，我们开发了一套高效、快速组装人工设计的PPR蛋白的方法，高通量地构建了一系列的PPR蛋白，通过EMSA和ITC等生化手段系统破解了PPR蛋白识别RNA碱基的密码，并基于此开发了PPR蛋白靶标预测在线程序。目前，已经有海内外上千人次的科研同行使用该服务，有利地促进了PPR蛋白的功能研究。.在本项目的资助下，我们还系统研究了CCT家族蛋白的转录调控机制。CCT家族蛋白是植物特有的一类转录因子，参与植物光周期开花、生物钟、春化及其他过程的转录调控。我们解析了水稻中NF-YB/YC二元复合物的结构和包裹成花素Hd3a启动子上一段DNA的HD1CCT/NF-YB/YC四元复合物的结构，揭示了CCT的DNA识别机制及其与NF-YB/YC的互作机制，另外，我们还鉴定出了CCT蛋白上多个关键氨基酸功能位点，解释了不同物种中CCT基因突变体的功能失活机制。这些研究结果不仅有助于深入理解CCT蛋白和NF-Y亚基之间的互作网络，而且还为利用分子育种手段改良CCT基因来培育高产、优质和广泛地域适应性的作物品种提供了重要参考意义。

内容获取失败，请点击重试