叶克穷研究组揭示古菌中假尿嘧啶分布和合 成的全局图谱 2024 年 2 月 20 日，中国科学院生物物理研究所叶克穷研究组在《 Nucleic Acids Research 》在线发表了题为 "Landscape of RNA pseudouridylation in archaeon Sulfolobus islandicus" 的研究论文，首次揭示了一个古菌中 RNA 假尿 嘧啶修饰分布和合成的全局图谱。 假尿嘧啶修饰是 RNA 中频率最高的修饰之一，存在于 rRNA 、 tRNA 、 snRNA 和 mRNA 等 RNA 中，能影响它们的结构和功能。假尿嘧啶是由属于六大家族的 假尿嘧啶合成酶转化 RNA 上的尿嘧啶而来。其中属于 TruB 家族的 Cbf5 是个特 殊的假尿嘧啶合成酶，它和其他三个蛋白质以及 H/ACA RNA 结合形成复合物， 通过向导 RNA 识别底物。而其他假尿嘧啶合成酶由单独的蛋白质组成，直接识 别底物。假尿嘧啶修饰的分布以及合成在真核生物和细菌中已经有较完整的研究， 但是在第三类生物 -- 古菌中还不完善。 该研究系统测量了一种古菌模式生物 -- 冰岛硫化叶菌（ Sulfolobus islandicus ） 中 rRNA 、 tRNA 和高丰度小 RNA 上的假尿嘧啶修饰，并鉴定了和 Cbf5 结合的 H/ACA RNA 。通过遗传突变和体外修饰实验确定了这些修饰对应的合成酶。研 究发现该物种的假尿嘧啶合成酶包括单独修饰酶 aPus7 和 aPus10 以及 6 个 H/ACA RNA 指导的修饰酶，它们能合成所有检测到的假尿嘧啶修饰。这些 H/ACA RNA 指导核糖体 RNA 上所有 11 个位点修饰、 tRNA 上的 2 个位点修饰 和 CRISPR RNA 上的 2 个位点修饰。其中一条 H/ACA 能靶向 8 个不同位点， 具有非凡的功能多样性。 aPus7 和 aPus10 修饰 tRNA 上的第 13 、 54 和 55 位 点。研究发现某些 H/ACA RNA 缺乏下茎结构和 ACA 特征序列，并通过体内突 变和体外生化实验证实这些非典型 H/ACA RNA 的功能。研究还发现非典型 H/ACA RNA 本身可以被 Cbf5 以不依赖向导的方式直接修饰。 综上，该研究首次获得了一种古菌中假尿嘧啶分布和合成的全局图谱，也发 现了古菌 H/ACA 复合物具有非经典的结构、底物和活性。 图：冰岛硫化叶菌中假尿嘧啶修饰分布和合成的全局图谱 中国科学院生物物理研究所的李玉倩同学为论文的第一作者，叶克穷研究员 为通讯作者，其他作者包括吴松燐博士。该研究得到了中国科学院战略性先导科 技专项、国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目的资助。 文章链接： https://doi.org/10.1093/nar/gkae096