生物通报道：早年毕业于浙江大学的叶克穷研究员2000年博士毕业，2005年加入北京生科所，在蛋白质和核糖核酸之间的相互作用研究方面获得了颇多成果，2011年接连在Nature，JBC杂志上发表重要成果，近期又在PLoS ONE杂志上报道了一种新型铁硫蛋白家族的结构和进化的新发现。

在这篇题为“Structure and Molecular Evolution of CDGSH Iron-Sulfur Domains”的文章中，研究人员报道了三个分别属于三型、四型和六型CISD的高分辨率晶体结构。这些结构揭示了CISD家族不同类型成员的折叠特征。文章第一作者是林金钟博士和研究生张丽漫，其他研究人员包括赖少梅等。

CISD（CDGSH iron-sulfur domain）是最近发现的一类新型铁硫簇结合结构域，在细菌、古细菌和真核生物有较广泛的分布。人类含有的三个CISD蛋白都和线粒体的功能有关。

叶克穷实验室以前的工作发现CISD可以分成七类，并解析了一型蛋白mitoNEET的晶体结构。mitoNEET的结构显示了以三个半胱氨酸和一个组氨酸残基为骨架的全新的二铁二硫簇结合模式。但迄今为止其它类型CISD的结构还没有得到解析。

在这篇文章中，研究人员报道了三个分别属于三型、四型和六型CISD的高分辨率晶体结构。这些结构揭示了CISD家族不同类型成员的折叠特征。已知的四个CISD通过分子间二聚化或分子内折叠形成含有两个铁硫结合模块和一个β三明治的相似结构，但是在不同类型的结构中，β三明治的折叠方式以及两个铁硫结合模块之间结合方式和相对位置有所区别。作者还通过序列分析预测了其它类型CISD的折叠方式，提出七类CISD在进化上有共同的祖先，并分化为三种主要的折叠类型。

今年早期，叶克穷研究组在Nature杂志上发表文章，解析了C/D RNA蛋白质复合物催化RNA核糖甲基化的结构机理。

C/D RNA是普遍存在于真核生物和古细菌的一类古老的非编码RNA，它们主要介导核糖体RNA和剪切体RNA大量特定位点上的核糖甲基化修饰，同时参与真核生物核糖体的装配。在古细菌中，C/D RNA和甲基转移酶fibrillarin，RNA结合蛋白L7Ae和骨架蛋白Nop5形成复合物。C/D RNA能和修饰位点两边的碱基序列互补配对，而实现对底物的特异性选择。虽然对这个复合物的结构已经有较多研究，但二个基本问题仍然没有解决。首先C/D RNA是如何和蛋白质组装形成复合物的？其中经典的模型认为一条C/D RNA和两套蛋白结合形成所谓的“单体”结构，但是最近的研究认为两条C/D RNA和四套蛋白结合形成 “交叉双体”结构。第二个问题是C/D RNA如何指导甲基转移酶选择特定的修饰位点？

这一论文报道了一个加载了底物的完整C/D RNA蛋白质复合物的3.15埃晶体结构。其中晶体X光衍射数据在上海光源生物大分子晶体学线站BL17U搜集。该结构首次显示了这个复杂分子机器的整体组装方式，为“单体”模型提供了直接的证据。这个结构还清楚的显示了底物RNA的结合方式和催化亚基选择特定修饰位点的方式。作者还发现，为了形成催化所需的活性状态，底物的加载诱发了复合物内部结构发生广泛的变化。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Structure and Molecular Evolution of CDGSH Iron-Sulfur Domains

The recently discovered CDGSH iron-sulfur domains (CISDs) are classified into seven major types with a wide distribution throughout the three domains of life. The type 1 protein mitoNEET has been shown to fold into a dimer with the signature CDGSH motif binding to a [2Fe-2S] cluster. However, the structures of all other types of CISDs were unknown. Here we report the crystal structures of type 3, 4, and 6 CISDs determined at 1.5 Å, 1.8 Å and 1.15 Å resolution, respectively. The type 3 and 4 CISD each contain one CDGSH motif and adopt a dimeric structure. Although similar to each other, the two structures have permutated topologies, and both are distinct from the type 1 structure. The type 6 CISD contains tandem CDGSH motifs and adopts a monomeric structure with an internal pseudo dyad symmetry. All currently known CISD structures share dual iron-sulfur binding modules and a β-sandwich for either intermolecular or intramolecular dimerization. The iron-sulfur binding module, the β-strand N-terminal to the module and a proline motif are conserved among different type structures, but the dimerization module and the interface and orientation between the two iron-sulfur binding modules are divergent. Sequence analysis further shows resemblance between CISD types 4 and 7 and between 1 and 2. Our findings suggest that all CISDs share common ancestry and diverged into three primary folds with a characteristic phylogenetic distribution: a eukaryote-specific fold adopted by types 1 and 2 proteins, a prokaryote-specific fold adopted by types 3, 4 and 7 proteins, and a tandem-motif fold adopted by types 5 and 6 proteins. Our comprehensive structural, sequential and phylogenetic analysis provides significant insight into the assembly principles and evolutionary relationship of CISDs.

作者简介：

叶克穷 博士
教育经历
1995 浙江大学生物学学士
2000 中科院生物物理所博士

工作经历

2005-present 北京生命科学研究所研究员
2001-2005 Memorial Sloan-Kettering Cancer Center博士后（ Dr. Dinshaw J. Patel）

研究概述
该实验室主要研究蛋白质和核糖核酸之间的相互作用。核糖核酸除了在基因表达中作为信使，还有很多其他的功能。在各种生物体中已经发现了很多非编码的核糖核酸，它们不翻译成蛋白质，却在结构、催化、基因调节中起重要作用。这些非编码核糖核酸通常和蛋白质结合后行使其功能。该实验室一个主要的研究领域是所谓的核酸干扰。这是由长度约为21个核甘酸的微小核糖核酸介导的基因调控过程。该实验室将研究这些微小核酸是如何生成、如何工作、又是如何受到调控的。其他的课题还包括一些由核糖核酸介导的核糖核酸修饰系统。该实验室主要使用X光晶体学，核磁共振等结构方法以及生化分析作为研究手段。