華中農業大學80后教授Nature子刊聚焦PPR蛋白

　　來自華中農業大學、清華大學的研究人員在新研究中揭示出了，設計的PPR（pentatricopeptide repeat）蛋白識別特異單鏈RNA的結構基礎。這項研究發表在4月18日的《自然通訊》（Nature Communications）雜志上。

　　華中農業大學的“80后”教授殷平（Ping Yin）博士是這篇論文的通訊作者。殷平于2009年至2013年在清華大學顏寧與施一公教授實驗室攻讀博士后，2013年9月來華中農業大學擔任教授， 主要研究方向為結構生物學，在Nature、Nature子刊、Cell子刊等國際著名期刊以第一作者或通訊作者發表文章十余篇。

　　能夠設計出一些蛋白質來操控特異的靶DNA/RNA是一個長期尋求卻又難以實現的目標。一些特異蛋白的目標識別模塊化模式允許通過組裝特殊模體或結構域來 開發出一些DNA/RNA結合工具。盡管在DNA編輯領域里取得了一些鼓舞人心的進展，例如成功應用鋅指結構域、TALE和CRISPR–Cas9系統實 現靶向基因調控，我們對于設計蛋白可以選擇性結合目的RNA序列的機制仍所知有限。

　　PPR（pentatricopeptide repeat）蛋白是廣泛分布于各類生物當中一大類蛋白家族，在高等植物葉綠體和線粒體當中尤其種類豐富，比如擬南芥和玉米中各有四百多種PPR蛋白。PPR蛋白對單鏈RNA具有序列特異性識別模式，與RNA的轉錄、剪切、編輯、和穩定性等過程都密切相關，因為與包括多種農作物在內的植物細胞質雄性不育有直接聯系而受到重視。在人類中，PPR蛋白在包括導致Leigh綜合癥在內的眾多生理和病理過程中發揮重要作用。

　　PPR蛋白的RNA結合模式與已知的RNA結合蛋白均不同。PPR蛋白由多個PPR重復單元組成，大多數情況下，一個經典的PPR重復單元含有35個氨基酸，每一個重復單元可以特異性地識別一個RNA堿基，這使得這些蛋白適合于開發一些令人興奮的新生物技術。

　　2013年，殷平在清華大鼠生命科學學院攻讀博士后時在顏寧教授的指導下，與清華大學的同事們一起揭示出了PPR蛋白特異識別單鏈RNA的分子機制。這項研究發表在Nature雜志上（清華大學著名教授連發Nature，Cell Res文章解析分子機制 ）。2014年，任職華中農業大學的殷平與清華大學的顏寧教授再度合作，證實PPR蛋白的氨基末端片段確定了它的二聚化狀態。這一研究發現發表在9月17日的JBC上（清華顏寧Nature之后再度聚焦PPR蛋白 ）。

　　在這篇新文章中殷平教授和合著者們指出，以一種模塊化和甲基特異性方式結合它們的靶單鏈RNAs (ssRNAs)，PPR蛋白可作為一種可設計的模塊用于基因操控。但目前對于設計PPR (dPPR)核苷酸特異性識別的結構機制仍不是很清楚。

　　他們報告稱獲得了一些dPPR蛋白與各自靶ssRNA的復合物的4個晶體結構。dPPR重復元件被組裝成右手超螺旋螺旋狀外殼環抱ssRNA。他們 在原子水平上觀察了不同的PPR code與RNA堿基之間的互作，揭示出了RNA堿基U、C、A和G的模塊化及特異識別模式的分子基礎。

　　這些結構不僅提供了有關PPR蛋白功能研究的一些新見解，還為潛在設計出一些合成序列特異性RNA結合蛋白開辟了一條道路。

　　作者簡介：

　　殷平

　　華中農業大學生命科學技術學院教授

　　教育經歷

　　2006/09-2009/06 武漢大學，生命科學學院生物化學系，博士

　　2003/09-2006/06 武漢大學，生命科學學院生物化學系，碩士

　　1999/09-2003/06 武漢大學，生命科學學院生物技術系，學士

　　研究方向 結構生物學；植物發育調控蛋白的結構與功能；RNA識別工具開發