剪接体（spliceosome）

1. 结构与组成

剪接体是一个高度动态的分子机器，其组成并非固定不变，而是随着剪接反应的进行不断组装和解聚。

• 核心组分：主要由5种小核核糖核蛋白（snRNP，读作“snurps”）和大量非snRNP蛋白因子组成。这5种snRNP分别命名为U1、U2、U4、U5和U6。

• 复杂性：整个复合体的分子量可达几兆道尔顿（MDa），包含上百种蛋白质和数条RNA分子。其中，RNA成分具有催化活性，因此剪接体被归类为一种核酶（Ribozyme）。

2. 功能机制

剪接体通过一个复杂而精确的“组装-工作-拆卸”循环来完成剪接，整个过程涉及两步转酯反应。

• 剪接循环：根据其生化状态，剪接体在剪接过程中会依次形成至少8-10种不同的构象，如pre-B、B、Bact、B、C、C、P和ILS复合物等。这个动态过程确保了剪接位点被精确识别和切割。

• 催化本质：整个反应由剪接体内部的RNA成分（主要是U6 snRNA）和结合的两个镁离子（Mg²⁺）催化完成，这也证实了它是一个由金属离子催化的核酶。

3. 生物学意义与疾病关联

剪接体的功能至关重要，其异常与大量人类疾病密切相关。

• 增加蛋白质多样性：通过一种称为选择性剪接（Alternative Splicing）的机制，剪接体能够以不同方式组合同一pre-mRNA上的外显子，使得一个基因能产生多种不同功能的蛋白质。这是真核生物复杂性的重要来源。

• 疾病关联：据估计，约35%的人类遗传疾病与RNA剪接异常有关。剪接体的组分突变或功能失调可导致癌症、脊髓性肌萎缩症（SMA）、视网膜色素变性等多种疾病。

4. 关键突破：中国科学家的贡献

解析剪接体的高分辨率三维结构是生命科学领域的“圣杯”之一，被公认为世界难题。2015年以来，以施一公、白蕊、万蕊雪等为代表的中国科学家团队在此领域取得了举世瞩目的突破性成就。

• 里程碑式成果：他们利用冷冻电子显微镜（cryo-EM）技术，首次捕获并解析了酵母剪接体在全部主要工作状态下的近原子分辨率三维结构。

• 重大意义：这些工作完整地串联起了剪接体执行RNA剪接的全过程，从分子层面揭示了其工作机理，为理解相关疾病的致病机理和开发靶向药物奠定了坚实的基础。2021年，该团队更进一步，首次报道了人类次要剪接体的高分辨率结构，攻克了又一难关。