【项目名称】

RNase P的结构及其催化机理

【所属学科群】

生命科学

【所获奖项】

2019年上海交通大学“科研成果奖”一等奖

【获奖感言】

不与他人争是非，只与时间争梦想

【项目简介】

RNase P（核糖核酸酶 P）是地球上所有生物赖以生存的所必需的一类核酶，主要负责催化tRNA（转运RNA）前体5’端的成熟，从而确保遗传信息的正确传递。我们在国际上首次报道了酵母和人RNase P全酶及其底物结合状态的冷冻电镜近原子分辨率结构。这一里程碑式的研究工作首次完整的提出了真核生物RNase P催化底物tRNA前体切割成熟的分子机制。这一原创性的工作大大推动了核酶催化这一领域的发展，解决了困扰该领域科学家近几十年来的科学难题。

【成就与应用】

RNase P 是最早发现的核酶之一，这一发现颠覆了“所有酶都是蛋白质”的概念并获得了1989年诺贝尔化学奖。但是，自RNase P被发现近30年以来，有关核酶催化的研究，这一生命科学基础核心领域的进展一直停滞不前；特别是对于真核生物RNase P的空间组织形式、催化机制以及该酶的进化路线等关键科学问题的知之甚少。我们瞄准“真核生物RNase P的结构与催化机理”这一国际上在RNA结构生物学及核酶催化领域内公认的难题之一，率先对该古老核酶的进化有了全新的认识，首次在原子分辨率水平阐释了一条长链非编码RNA介导催化的巨大分子机器的工作原理。揭示了人源RNase P 底物识别和催化机制，并提出了RNase P 这一古老核酶的进化模型。该模型揭示了细菌RNase P的RNA亚基中的辅助RNA元件逐步退化，进化到高等生物中，并由更加复杂的蛋白质组分所替代，对理解生物大分子的进化和生命的起源具有重要意义。同时RNase P与核糖体是抗生素类药物重要的靶点，RNase P作为新型抗生素的潜在靶点，对这一类古老核酶的结构研究将为后续的新型抗生素设计提供重要的理论基础。 这一里程碑式的研究工作，首次完整的提出了真核生物RNase P催化底物tRNA前体切割成熟的分子机制，是核酶及RNA结构生物学领域的重大突破。

【曾获奖项】

2009年被美国霍华德休斯医学研究院（HHMI）聘为青年研究员。国家杰出青年科学基金获得者。

【研究历程】

雷鸣教授致力于综合应用结构生物学、生物化学，细胞生物学以及遗传学等手段，研究以蛋白质复合体为主的生物大分子的结构和分子机理及其在癌症和衰老中的作用，在《Nature》、《Science》、《Cell》等杂志发表论文60余篇，在染色体研究特别是端粒领域与表观遗传学领域作出了多项突破性的工作。雷鸣教授是端粒领域国际上知名的学者，其在端粒结构与功能上取得了一系列重要的成就。回国以后，雷鸣教授继续致力于染色体及RNA相关的结构和功能研究，瞄准国际上一系列重大的科学问题，近年在核酶RNase P的结构和催化机理上取得突破性进展，相关成果得到了国际同行的高度评价。该研究被审稿人评价为“RNA加工，核酶催化以及结构生物学领域里程碑式的杰作”，《Science》杂志同期专门为该研究配发了评述文章。

供稿单位：第九人民医院