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核糖体生物发生中，90S 前核糖体的早期成熟过程中众多 snoRNA 如何控制前 rRNA 修饰和折叠尚不明确。本文研究酵母中唯一必需的 H/ACA snoRNA——snR30，发现其通过与 Cbf5-Gar1-Nop10-Nhp2 结合，协调招募组装因子和核糖体蛋白，揭示其在伴侣中央结构域形成中的关键作用。
核糖体作为细胞内蛋白质合成的核心机器，其组装过程的精确调控一直是生命科学领域的重要课题。在真核生物中，核糖体的合成始于核仁，由 RNA 聚合酶 I 转录生成多顺反子前体 rRNA（如酵母中的 35S pre-rRNA），随后经历一系列组装、修饰和加工步骤，期间约 200 个核糖体组装因子（AFs） transiently 结合到正在形成的前核糖体上。其中，90S 前核糖体是早期形成的稳定中间体，由前 18S rRNA、核糖体 S 蛋白、U3 snoRNA 及约 70 个组装因子组成。然而，在 90S 前核糖体的早期成熟阶段，众多小核仁 RNA（snoRNA）如何调控前 rRNA 的修饰与折叠，尤其是非修饰性 snoRNA 的功能机制，长期以来一直笼罩在神秘面纱之下。
为解开这一谜团，德国海德堡大学（Biochemistry Center, Heidelberg University）与慕尼黑大学（Department of Biochemistry, Gene Center, University of Munich）的研究团队聚焦于酵母中唯一必需的 H/ACA 型 snoRNA——snR30（人类同源物为 U17），开展了一系列深入研究。他们通过冷冻电镜（cryo-EM）、质谱分析（MS）、Northern 印迹等技术，揭示了 snR30 snoRNP 在 90S 前核糖体中央结构域组装中的关键作用，相关成果发表于《Nature Communications》。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：
- 冷冻电镜（cryo-EM）：解析 snR30 snoRNP 与 90S 前核糖体复合物的高分辨率结构，观察不同突变体的颗粒形态与构象变化。
- 质谱分析（MS）：对亲和纯化的前核糖体颗粒进行蛋白质组成分析，鉴定与 snR30 相互作用的组装因子及核糖体蛋白。
- Northern 印迹（Northern blot）：检测 snoRNA 在不同阶段 90S 颗粒中的结合与释放情况，验证 snR30 的动态作用。
- 酵母遗传学与分子生物学技术：构建 Krr1 等组装因子的突变体菌株，通过生长表型分析和前核糖体颗粒纯化，研究 snR30 功能的分子机制。
研究结果
1. Krr1 对 H/ACA snR30 功能的调控作用
Krr1 是一种含 KH 结构域的组装因子，其保守的平台结合基序（PBM）通过与核糖体蛋白 uS15 及 UTP-C 复合物（Utp22-Rrp7）相互作用，调控 snR30 snoRNP 的释放。Krr1 的 C 端截短突变体（如 krr1ΔC3）导致 snR30 滞留于晚期 90S 颗粒中，伴随 Utp23-Kri1 复合物的异常富集和 UTP-C 模块的招募缺陷。质谱分析显示，Krr1 的 PBM 通过脯氨酸富集基序（PRM）与 uS15 结合，而其缺失会阻碍 Rok1 解旋酶及其辅因子 Rrp5 的募集，进而影响 snR30 的解离。
2. snR30-90S 颗粒的结构解析
通过双标签亲和纯化结合冷冻电镜，研究人员获得了 snR30 snoRNP 与 90S 前核糖体的复合物结构。结果显示，snR30 通过其 3' 发夹与 18S rRNA 的扩展段 ES6（核苷酸 797-844）杂交，形成稳定的 RNA-RNA 相互作用。该复合物由两部分组成：一是 H/ACA snoRNP 核心（含 snR30、Cbf5、Nop10、Nhp2 及单个 Gar1 分子），二是包含 18S rRNA 平台螺旋（h20、h22-h23）、核糖体蛋白 uS11-uS15 及组装因子 Krr1、Kri1、Utp23 的平台模块。结构显示，Kri1 和 Krr1 通过夹合 H/ACA 核心与平台模块，稳定了复合物的刚性双叶结构，而 Utp23 的 PIN 结构域则与 rRNA 螺旋相互作用，促进平台模块的成熟。
3. snR30 H/ACA snoRNP 核心的功能机制
snR30 的 H/ACA 核心虽具备伪尿苷酸化的结构基础，但其活性位点因 rRNA 的空间位阻而被屏蔽，表明 snR30 在 90S 中主要发挥结构伴侣作用而非催化功能。其 3' 发夹与 ES6 的杂交诱导 rRNA 形成早熟构象，阻止 ES6 过早折叠，同时通过招募 uS11-uS15，促进中央结构域作为独立单元组装。这种 “非催化性 snoRNP” 的机制与人类端粒酶中的 H/ACA RNP 具有结构保守性，提示其功能在进化上的重要性。
4. snR30 整合与 90S 成熟的动态调控
在正常组装过程中，snR30 snoRNP 在早期阶段结合前核糖体，引导中央结构域独立折叠，随后在 Krr1 的介导下释放，允许 90S 核心进一步压缩成熟。而 Krr1 突变体中，snR30 的滞留导致中央结构域无法整合到 90S 核心，形成停滞的前核糖体颗粒，其特征为缺乏 ES6 和平台模块，且 UTP-C 复合物及晚期组装因子招募受阻。这表明 snR30 的及时释放是 90S 成熟的关键检查点。
研究结论与意义
本研究首次揭示了 H/ACA snoRNP 在核糖体生物发生中的非催化性功能，证明 snR30 通过结构伴侣作用介导 18S rRNA 中央结构域的独立组装，为理解 snoRNA 从 “修饰因子” 到 “组装组织者” 的功能进化提供了关键证据。研究发现，snR30 与组装因子 Krr1、Kri1、Utp23 形成的网络，不仅协调了核糖体蛋白的沉积，还通过动态结合与释放，精确调控 90S 前核糖体的构象转变。这些发现拓展了对核糖体组装模块化机制的认识，并为解析人类核糖体病（如 Diamond-Blackfan 贫血）中 snoRNA 功能异常提供了重要理论依据。
值得注意的是，研究中鉴定的保守调控机制可能在真核生物中普遍存在，暗示 snoRNA 在核糖体组装中的多重角色可能远超预期。未来对其他 snoRNA 类似功能的探索，将进一步揭示核糖体生物发生的复杂性与进化多样性。
