我院黄志纾教授团队在核酸G-四链体新识别蛋白的发现方面取得重要进展

发布人:汪夕芳 发布日期:2018-12-28

        最近,我院黄志纾教授团队在著名期刊Journal of the American Chemical Society (IF=14.357)上发表题为“Identification of G-Quadruplex-Binding Protein from the Exploration of RGG Motif/G-Quadruplex Interactions”的研究论文(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 17945-17955)。论文通讯作者为黄志纾教授和陈硕斌副研究员,第一作者为黄周力硕士和戴婧硕士研究生。

       解读核酸二级结构及其生物学功能是后基因组时代一个重要的前沿研究热点。G-四链体是一类具有重要调控功能的核酸二级结构,被认为在基因表达以及端粒维持方面发挥着重要作用。G-四链体结合蛋白在G-四链体参与的生命调控作用中扮演着重要角色。然而,目前对结合蛋白如何识别G-四链体的机制仍不清楚。RGG结构域是一类由富含精氨酸与甘氨酸重复序列单元组成的蛋白结构域。近期研究发现,多个G-四链体结合蛋白均含有RGG结构域,而其中部分RGG结构域参与蛋白对G-四链体的识别。那么,能否通过对RGG结构域进行系统研究,从而阐明G-四链体结合蛋白的作用规律,这是一个大胆的尝试。基于此,论文作者首先选取了序列特征各异的12条富含RGG的多肽片段,利用SPR技术评价多肽片段对G-四链体的结合能力。再结合filter-binding、NMR等研究手段,发现并证实了含有7个RGG重复单元的多肽12能选择性识别G-四链体结构,其识别位点为G-四链体的四分体平面。利用序列突变和序列重排等方式,作者证实多肽12对G-四链体的特异识别存在明显的序列特异性,这种特异性同时表现在氨基酸的类型以及其特定的排布顺序。基于上述结果,作者对含有该RGG多肽序列的蛋白进行数据库搜索,发现了cold-inducible RNA-binding protein(CIRBP),并通过一系列实验证实该蛋白能在细胞内外有效识别G-四链体。值得注意的是,该RGG肽段在CIRBP识别G-四链体的过程中起关键作用,突变或缺失都会导致蛋白识别G-四链体的能力显著下降。该研究首次通过RGG多肽序列与G-四链体相互作用的系统研究,发现了全新的G-四链体结合蛋白,并为将来发现更多的G-四链体结合蛋白提供了一种新途径。

      上述研究工作获得国家自然科学基金委重点项目、面上项目等多项基金的资助。

      文章连接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b09329。

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图:G-四链体结合蛋白发现新策略