Nature | 5’末端结合口袋调控DICER切割位点

撰文|一只鱼

DICER 是 一种进化上保守的RNase III酶，负责将pre-miRNA和长链dsRNA加工为成熟的miRNA和siRNA，在RNA 干扰（RNAi）通路 中发挥核心作用。传统观点认为DICER通过5'和3'末端的计数规则（21-22 nt）来确定切割位点，但不同末端核苷酸如何影响切割精确性 仍不清楚。

近日，来自 香港科技大学的 Tuan Anh Nguyen 研究团队 在 Nature 上 发表题为 DICER cleavage fidelity is governed by 5′-end binding pockets 的 文章， 通过大规模平行切割实验和冷冻电镜技术在DICER中鉴定出一个保守的、偏好鸟苷（G-favoured）的结合口袋，该口袋与先前描述的偏好尿苷（U-favoured）口袋截然不同 , 这两个口袋共同影响着21 nt 和22 nt 切割 位点 的对齐， 并且 5′末端结合与RNA基序识别之间的冲突可以触发RNA构象调整，从而保持精确的切割位点选择。

研究人员首先用具有5‘-C末端的 pre-mir-517a 进行 突变实验 ，其切割位点主要发生在DC21和DC22位点，而突变为5’-A或 5'-G 后， 切割 位点主要是 DC21， 接下来他们进行了 大规模平行切割实验在pre-mir-324及其他天然pre-miRNA（如pre-mir-629、pre-mir-208a）中验证了这一规律，确认 5'-G促进DC21 ， 5'-U促进DC22 是普遍现象 。

接下来他们 解析了DICER与携带5'-G（26S-GU）或5'-U（26S-UG）的shRNA复合物的冷冻电镜结构 ，发现 与3'末端保守结合口袋不同，5'末端存在两种特异性口袋 ：一种是 偏好U的口袋 ， R1003锚定5'-磷酸，R821识别尿嘧啶碱基，将DC22导向催化中心 ；另一种是 偏好G的口袋 ， 由D991和H992构成核心，D991与鸟嘌呤碱基形成氢键，H992锚定5'-磷酸，将RNA骨架向上移位约一个核苷酸，使DC21对齐催化中心 。 突变D991G/H992G可特异性消除5'-G对DC21的增强作用，证实 了 该口袋的功能必要性。序列分析显示D991和H992在多个物种中保守，果蝇Dcr-1及跨物种miRNA分析均支持这一双口袋模型。尽管26S-GU RNA具有5'-G（理论应切割DC21），但其同时携带 mWCU-YCR 基序（指导DC22切割）。结构比较发现，DICER蛋白本身仅发生局部微调，而RNA发生显著构象重排 ， 5'-G口袋将RNA向上移位后，YCR基序与R1855残基的相互作用 ，使得 RNA骨架扭曲，最终将DC22重新对齐至催化中心，覆盖了5'-G的DC21偏向。这表明当基序与末端规则冲突时，RNA构象重排决定切割位点，DICER通过双口袋实现灵活的5'末端计数，而序列基序可通过诱导RNA结构重排来决定最终切割位点。

总的来说，这项研究颠覆了5'-G损害DICER切割精确性的传统认知，建立了5'末端双口袋识别模型，揭示了DICER整合末端计数规则与RNA内部基序信息以实现精确、可调控切割的分子机制 。这不仅深化了对小RNA生物发生的理解，也为优化shRNA设计和RNA干扰应用提供了新策略 。

https://doi.org/10.1038/s41586-026-10211-5

制版人： 十一

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