中國科大：揭示跨膜蛋白SIDT1調控人類核酸攝取的分子機制

　　RNA干擾是指由雙鏈RNA誘導的基因沉默現象，在細胞發育和抗病毒免疫等生物學過程中發揮重要作用，并被用作基因功能研究和疾病治療的遺傳工具。

　　RNA干擾現象可在秀麗隱桿線蟲全身及其后代中傳播，被稱為系統性RNA干擾。有研究發現廣泛表達的跨膜蛋白SID-1可作為通道將細胞外的雙鏈RNA被動轉運進細胞內，這是系統性RNA干擾所必需的。人類SIDT1是SID-1的同源蛋白，同樣可以促進細胞對雙鏈RNA【包括小干擾RNA（siRNA）和微小RNA（microRNA）】的攝取。然而，不論是SID-1介導的RNA干擾還是SIDT1調控的雙鏈RNA攝取，分子機制仍然未知。

　　近日，中國科學技術大學生命科學與醫學部教授周叢照和陳宇星課題組，利用單顆粒冷凍電鏡技術解析了人類SIDT1結合磷脂酸的復合物以及突變體E555Q的三維結構（整體分辨率分別為2.9?和2.4?）。該團隊基于蛋白質結構分析和一系列生化分析，以及與姚雪彪課題組合作開展的細胞生物學實驗，發現SIDT1是一種跨膜磷脂酶，并揭示其利用磷脂酶活性調控核酸攝取的分子機制。相關研究成果以Human SIDT1 mediates dsRNA uptake via its phospholipase activity為題，在線發表在《細胞研究》（Cell Research）上。

　　結構分析顯示SIDT1呈現同源二聚體結構。每個亞基包含兩個細胞外結構域（ECD1和ECD2）和一個由11股跨膜螺旋組成的跨膜結構域（TMD）。結構比對表明SIDT1屬于跨膜水解酶CREST超家族。而與該超家族的其他成員相比，SIDT1卻以同源二聚體形式發揮作用，且具有相反的拓撲結構。SIDT1每個亞基的TMD中存在額外的分支狀密度，可容納一個磷脂酸分子、一個Zn2+離子和一個水分子。進一步的酶活實驗和質譜分析表明SIDT1可水解磷脂酰膽堿，這是一種Zn2+依賴的跨膜磷脂酶。進一步，該研究解析了SIDT1 E555Q突變體（酶活實驗表明Glu555參與底物穩定）的結構，發現了每個亞基的TMD外側均結合一個棕櫚酰油酰磷脂酰膽堿（POPC）分子，暗示了底物的側向進入路徑。一系列的熒光攝取實驗表明SIDT1可能通過其磷脂酶活性介導細胞攝取雙鏈RNA、microRNA和雙鏈DNA。上述成果豐富了科學家對CREST和磷脂酶超家族的認知，并鑒定了跨膜磷脂酶的一個新分支以及一種基于膜磷脂修剪的核酸攝取途徑。此外，研究發現，SID-1在人類中的另一同源蛋白SIDT2具有與SIDT1相當的磷脂酶活性。

　　冷凍電鏡數據收集工作在中國科大冷凍電鏡中心完成。研究工作得到中國科學院和合肥綜合性國家科學中心大健康研究院項目的支持。