北京生科所8月连发多篇文章

北京生命科学研究所是一家由科技部、发展改革委员会、教育部、卫生部、中国科学院、国家自然科学基金会、北京市政府、中国医学科学院等8个部委为主体组成理事会共同管理的研究所。自北京生命科学研究所成立以来，就取得了许多重要的成果，进入8月，又陆续有几项成果公布.

　　

生物通综合：北京生命科学研究所英文名称是“National Institute of Biological Sciences, Beijing（国家生命科学研究所，北京）”，这是一家由科技部、发展改革委员会、教育部、卫生部、中国科学院、国家自然科学基金会、北京市政府、中国医学科学院等8个部委为主体组成理事会共同管理的研究所。自北京生命科学研究所成立以来，就取得了许多重要的成果，进入8月，又陆续有几项成果公布：

Structural organization of box C/D RNA-guided RNA methyltransferase

该研究解析了C/D RNA蛋白质复合物的晶体结构，促进了对该复合物的组合方式和其修饰RNA甲基化机理的了解。

RNA分子不仅仅作为编码蛋白质的模板，许多不编码蛋白质的RNA在生命活动也有重要的功能。C/D RNA就是一类广泛存在于古细菌和真核生物中的非编码RNA，他们因为含有共同的保守序列模块C和D而得名。C/D RNA主要功能是指导RNA底物——如rRNA、snRNA和tRNA——发生特定位点上核糖的甲基化。C/D RNA含有一段向导序列，这段序列通过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。在古细菌中，C/D RNA与RNA结合蛋白L7Ae、骨架蛋白Nop5和甲基化酶fibrillarin三个蛋白质亚基组成RNA-蛋白质复合体，该复合物能对底物进行特异位点的甲基化修饰。虽然科学家对该复合体的组装和功能研究已经持续了十多年时间，但目前还不了解复合物的整体结构。该研究通过结构生物学手段，使用X射线衍射技术解析了一个4埃分辨率的C/D RNP复合物晶体结构。该结构包含了全部三个蛋白亚基和半个C/D RNA，也是目前获得的最完整的C/D RNP复合物结构。该结构加深了对复合物组装方式的认识，发现C/D RNA是通过和L7Ae和Nop5的碳端结构域共同结合装配到复合物，进一步证实催化亚基fibrillarin和Nop5氮端结构域结合。作者发现不同结构中催化亚基占据了不同的位置，显示了该复合物结构内部的活动性，并推测催化亚基的运动可能是其结合底物过程中的必要步骤。另外结构提示Nop5碳端结构域上的一个结构突起可能影响C/D RNA的特异装配，以及C/D RNA和底物的结合。新的结构模型促进了对C/D RNP的组合方式和工作机理更深入的理解。

该文章的第一作者与通讯作者是北京生命科学研究所叶克穷博士，论文的其他作者还包括北京生命科学研究所贾茹、林金钟、巨名华、彭进、徐安毕和北京生命科学研究所与中国协和医科大学联合培养的博士生张丽漫，该研究由科技部和北京市政府资助，在北京生命科学研究所完成。



A Legionella type IV effector activates the NF-κB pathway by phosphorylating the IκB family of inhibitors

该文章首次报道了肺炎军团菌通过其四型分泌系统向宿主细胞注入一个新的能激活宿主中具有抗凋亡作用的NF-κB免疫炎症调节信号通路及其具体分子作用机制。

肺炎军团菌（Legionella pneumophila）感染肺泡巨噬细胞，并在宿主细胞内大量繁殖和裂解细胞，随后扩散侵袭其它的巨噬细胞产生新一轮的感染最终引发严重的肺炎。肺炎军团菌通过其四型分泌系统分泌毒力效应蛋白分子进入宿主细胞内，进而阻断或调节宿主免疫防御相关的信号通路。目前关于肺炎军团菌四型分泌系统效应蛋白直接调节宿主免疫信号通路的研究还鲜有报道。

邵峰小组在这篇文章中筛选了100多个可能的军团菌四型分泌系统效应蛋白，发现其中只有一个叫做LegK1的蛋白，在导入真核细胞后显示出非常强的激活NF-κB信号通路的活性。同时，LegK1对其它包括MAPK激酶和干扰素(IFNb)在内的相关免疫信号通路没有激活作用。LegK1编码了一个类真核的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。作者也证明了LegK1的激酶活性对激活NF-κB信号通路是必不可少的，并且LegK1确实能通过肺炎军团菌四型分泌系统被注入到宿主巨噬细胞内。IKK激酶复合物介导的IκB家族蛋白的磷酸化是NF-κB信号通路激活的关键步骤。邵峰小组通过RNA干扰的方法发现knockdown 诸多已知的IKK上游的信号分子对LegK1激活NF-κB信号通路没有影响。作者进一步发现LegK1在IKK遗传缺失的细胞中仍然能够激活NF-κB信号通路。这些结果在后续的基于细胞提取物的无细胞体系重组实验中也得到了验证。深入的生物化学研究表明LegK1能够和宿主中的IKK激酶一样直接磷酸化IκBa蛋白的32位和36位的丝氨酸，从而导致IκBa的泛素化和降解，进而释放NF-κB进入细胞核内并激活转录。有趣并值得注意的是，NFκB2（也叫p100）蛋白在生化上也属于IκB家族，同样受IKK磷酸化调节，但NFκB2介导的是与天然免疫不相关的非经典NF-κB信号通路。作者发现LegK1也能磷酸化NFκB2并直接诱导其成熟为活性形式的p52蛋白。根据上述实验结果，作者认为肺炎军团菌四型分泌系统效应蛋白LegK1是模拟了宿主的IKK激酶来激活宿主的NF-κB信号通路，并进一步推测这种激活作用可能起到了抗凋亡作用使得宿主细胞在感染后不会立刻启动具有保护性的凋亡程序。

这篇文章不仅揭示了肺炎军团菌如何通过其四型分泌系统来调节宿主NF-κB免疫信号通路的具体分子作用机制，同时LegK１也是目前为止第一个报道的能直接激活宿主NF-κB信号通路的病原菌效应蛋白分子。

北京生命科学研究所与北京师范大学联合培养的博士研究生葛建宁和徐浩为本文共同第一作者；其他参与此项工作的还有，李霆博士，周艳（研究生），张志斌（研究生），李珊（研究生），柳丽萍（技术员）；邵峰博士为本文通讯作者。此项研究为科技部863和北京市科委资助课题，完全在北京生命科学研究所完成。