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在核糖体生物发生和多梳靶基因沉默研究中，rixosome 结构和作用机制尚不明确。哥伦比亚大学研究人员开展人类 rixosome 结构研究，解析了相关复合物冷冻电镜结构，揭示其核心支架组织和催化模块招募机制，为理解其功能提供分子基础。
在细胞的微观世界里，核糖体的生物发生以及基因的精准调控就像一场精密的交响乐演奏，每个环节都至关重要。其中，rixosome（核糖体相关复合物）扮演着不可或缺的角色，它不仅参与核糖体的形成，还在多梳靶基因沉默中发挥关键作用。然而，长期以来，科学家们对 rixosome 的结构和工作机制知之甚少。就好比在一座神秘的城堡中，rixosome 这座 “建筑” 的内部构造和各部分如何协同工作，一直是个未解之谜。此前虽有一些关于 rixosome 相关复合物的结构报道，但 rixosome 单独的结构信息缺失，而且人类 LAS1L-NOL9 复合物的结构以及其催化组件如何招募到 rixosome 也不明确，这就像拼图缺了关键的几块，严重阻碍了人们对其功能的深入理解。
为了揭开这些谜团，哥伦比亚大学的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项针对人类 rixosome 结构的深入研究，旨在清晰解析 rixosome 的整体架构，明确各组件之间的相互作用关系。最终，他们成功解析了人类 PELP1-WDR18-TEX10 和 LAS1L-NOL9 复合物的冷冻电镜结构，以及人类 PELP1-WDR18-LAS1L 复合物的低分辨率模型。这些成果就像一道道光照进神秘城堡，照亮了 rixosome 的内部构造，为深入理解其功能奠定了坚实基础。该研究成果发表在《Nature Communications》杂志上，引起了科学界的广泛关注。
研究人员在此次研究中运用了多种关键技术方法。在蛋白质研究方面，通过昆虫细胞表达系统来生产所需的蛋白质，并运用亲和层析和凝胶过滤等技术对蛋白质进行纯化。为了获取蛋白质复合物的结构信息，使用冷冻电镜技术对样品进行观察，同时借助 AlphaFold 预测等生物信息学手段辅助分析，从而全面解析蛋白质复合物的结构。
人类 PELP1-WDR18-TEX10 复合物的结构
研究人员利用昆虫细胞分别共表达 PELP1-WDR18 和单独表达 TEX10，经过一系列纯化步骤获得稳定复合物。通过冷冻电镜技术，以 3.56 ? 的整体分辨率解析了该复合物的结构。结果发现，PELP1-WDR18-TEX10 复合物整体包含 PELP1-WDR18 异二聚体的二聚体核心，每个 WDR18 分子与一个 TEX10 分子相互作用。TEX10 的 α - 螺旋重复序列呈两段排列，近乎垂直。不过，两个 TEX10 分子的电子显微镜（EM）密度并不完全对称，且在与前 60S 核糖体结合时，TEX10 的位置存在明显差异，这表明当游离的 rixosome 与前 60S 核糖体结合时，会发生构象变化。
TEX10 与 PELP1-WDR18 之间的相互作用
TEX10 与 PELP1-WDR18 核心有两个接触区域，主要与 WDR18 相互作用。第一个区域中，TEX10 螺旋重复序列 C 段的一些残基与 WDR18 的 β - 螺旋桨结构域接触；第二个区域涉及 TEX10 N 段两个连续螺旋之间的长环。研究人员通过定点突变实验验证了这些相互作用，发现同时突变两个接触区域能消除 TEX10 与 PELP1-WDR18 的相互作用，这表明两个接触区域对它们之间的相互作用都至关重要。
基于 EM 密度的人类 PELP1-WDR18-LAS1L 复合物模型
研究人员表达并纯化了 LAS1L 的螺旋结构域，与 PELP1-WDR18 孵育形成复合物。利用冷冻电镜技术，虽然 LAS1L 区域模糊，但通过一系列处理获得了其低分辨率模型。该模型显示，LAS1L 螺旋结构域与 WDR18 C 末端螺旋相互作用，且实验观察和 AlphaFold 预测都证实了这一点。通过构建 WDR18 的截短突变体，发现其与 LAS1L 的相互作用显著降低，进一步验证了该结构观察结果。
人类 LAS1L-NOL9 复合物的结构
研究人员通过调整共表达的 LAS1L 片段，成功纯化了 LAS1L (1–200, 614–682)-NOL9 (103–702) 复合物，并以 3.32 ? 的分辨率解析了其结构。该结构显示为 LAS1L-NOL9 异二聚体的二聚体，LAS1L 的 HEPN（高等真核生物和原核生物核苷酸结合）结构域位于中心，两个 NOL9 分子位于两侧。与嗜热毁丝霉 Las1-Grc3 同源物的结构相比，存在显著差异。同时，纯化的 LAS1L-NOL9 复合物具有核酸内切酶活性，突变其活性位点会导致失去切割底物的能力。
研究人员基于冷冻电镜观察和 AlphaFold 预测，构建了 PELP1-WDR18-TEX10-LAS1L 二聚体的模型，可视为 rixosome 的核心支架。该模型虽理想化具有二重对称性，但实际结构可能存在偏差。这个核心支架通过多种相互作用招募 rixosome 的其他结构域或亚基，以及可能的 PRC（多梳抑制复合物），并与前 60S 核糖体直接接触。此次研究为理解 rixosome 的整体架构和功能提供了分子层面的深入见解，有助于进一步探究核糖体生物发生和多梳靶基因沉默的分子机制，为相关领域的研究开辟了新的方向。在未来，有望基于这些成果，深入研究相关疾病的发病机制，为开发新的治疗策略提供理论依据。
