酵母核糖体小亚基前体的结构

The ribosomal RNA (rRNA) is the most important non-coding RNA in organisms on earth. It associates with a large number of ribosomal proteins to form the ribosome and catalyzes protein synthesis. In eukaryotes, the assembly of small and large ribosome subunits is a conserved, highly complicated and dynamic process. Numerous assembly factors associate temporarily with the ribosome, forming a series of large pre-ribosomal particles. These pre-ribosomal particles mediate the modification, folding and processing of rRNA, assembly of ribosomal proteins and nuclear exportation. This project aims to determine the structure of several small subunit pre-ribosomes by using the advanced electron cryo-microscopy single-particle reconstruction technique and addtional structural information obtained by other methods. Our study is going to provide major insight into the molecular mechanism governing the small subunit assembly.

核糖体RNA是地球生物中最重要的非编码RNA，它和大量核糖体蛋白质组装形成核糖体，催化蛋白质的合成。在真核生物中，核糖体大小两个亚基的组装是个保守、高度复杂、动态的过程。在核糖体的体内组装过程中，有大量组装因子和核糖体亚基暂时结合，形成了一系列复杂的核糖体前体复合物。这些核糖体前体介导核糖体RNA修饰、折叠和加工、核糖体蛋白质的组装、以及核糖体的出核运输。本项目主要利用先进的冷冻电镜单颗粒重构技术,并综合其他手段获得的结构信息，解析在酵母核糖体小亚基组装过程中形成的多个核糖体前体结构，揭示小亚基组装的分子过程。

真核生物的核糖体在组装过程中形成一系列复杂的核糖体前体复合物。本项目主要利用整合型结构生物学技术解析酵母核糖体前体结构。我们解析了成熟态90S核糖体前体的4.5 Å冷冻电镜结构。结构显示新生核糖体小亚基折叠形成多个分离的亚结构域，并和大量组装因子结合。5' ETS、U3 snoRNA和大量组装因子形成巨大的基座，支撑着新生核糖体的结构。发现了U3 snoRNA和18S rRNA之间的新相互作用。我们还解析了一个核糖体大亚基核仁期前体的3.7 Å冷冻电镜结构。结构显示大亚基结构域 I, II 和 VI 已经形成类成熟结构，而结构域 III, IV 和 V 完全缺失，该结构代表大亚基的早期关键组装中间体。我们也分析了多个90S核糖体组装因子的结构和功能，这些结构有助于90S模型的搭建，并揭示那些在成熟90S中解离的组装因子的功能。我们的工作对于理解核糖体组装的结构和分子机制有重要意义。