RNA外切核酸酶是修饰RNA的一个大的核酸酶家族,在许多生命活动过程中发挥着重要作用。一方面RNA外切核酸酶可以通过降解多余的RNA来调节RNA的丰度,并由此来监视RNA的代谢。同时,一些RNA前体分子也需要通RNA外切核酸酶的剪切来形成成熟体。Dis312是存在于高等真核生物中的RNA外切核酸酶,在RNA的降解过程中发挥着重要的作用,它从3’往5’逐个地降解单核苷酸。Dis312位于细胞质中,在基因上与一些在细胞质中参与RNA降解通路的分子有联系。例如,在小鼠胚胎干细胞中Dis312通过降解尿苷化的pre-let-7来阻断let-7 microRNAs的表达。人源Dis312的突变可导致Perlman综合征,引起过增长并可引发Wilm’s肿瘤。另有研究表明Dis312选择性降解尿苷化的RNA分子,这种活性可被腺苷化的RNA分子所抑制。随着最近几年Dis312功能和催化性质不断地被报道,很多研究组也在进行Dis312结构生物学的研究。在2014年小鼠的Dis312-RNA复合物结构已经被解出（PDB序列号4pmw）,该结构和之前解出的Rrp44-RNA复合物结构（PDB序列号2nvu）以及RNase Ⅱ-RNA复合物结构（PDB序列号2ix1）都具有相似的构象：三个OB折叠的结构域（CSD1,CSD2和S1结构域）位于负责催化的RNB结构域的一侧,形成了RNA分子通道的入口,RNA底物从这个入口进入RNB结构域的内部,从而到达催化RNA降解的活性位点。但是在这三个RNA复合物的结构中,RNA通道还是有一些明显的差异。例如,酿酒酵母Rrp44的三个OB折叠结构域所形成的通道相比于Dis312显得更窄,这是因为CSDs的柔性loop在RNB以及S1结构域的距离上更为紧密,呈现一种关闭的状态；而在小鼠的Dis312-RNA复合物结构中,三个OB折叠的结构域的取向形成一个特别的漏斗状通道,使得RNA通道显得更加笔直和开放。小鼠的Dis312-RNA复合物结构的解析首次阐述了Dis312这种外切酶和RNA底物的作用方式,很好地解释了Dis312选择特异性结合尿苷酸链的原因。但是对于Dis312的催化机理仍然还有很多问题有待挖掘。例如Dis312不结合RNA时的构象,Dis312结合RNA的整体动态过程等。为了继续揭示Dis312的催化机制,本人解析了2.3A的裂殖酵母Dis312的不含RNA底物的结构,该结构中CSDs的取向和小鼠Dis312-RNA复合物结构中CSDs的取向出现了很大差别,位于RNB结构域的侧面而远离RNB结构域上方的RNA通道入口。从不含RNA的Dis312结构和Rrp44、RNAseⅡ两个同源物的RNA复合物结构的比较中也出现了类似差别。对这种构象上差别的可能原因分析结果表明,序列差异和晶体堆积对构象差异的影响不大,而RNA的结合状态的不同是不结合RNA的Dis312结构和复合物结构出现构象差别的主要原因。荧光偏振实验结果也显示RNB和S1参与最初整个酶对RNA分子的结合；同时CSDs也参与结合的整个过程。结合结构比对和突变体结合实验的结果可以推测,由于RNA的结合,Dis312可能会发生一个明显的构象变化。目前Dis312-RNA的结构只有小鼠的被解析出来,该工作解析出了首个不含RNA的Dis312晶体结构。此外,该工作也同步解析裂殖酵母Dis312-RNA的结构,来探究Dis312在结合RNA前后构象的变化。由于收到的复合物衍射数据分辨率不高,最终解析出的复合物结构中只确定了四分之三的肽链的走向（不含CSDs）,但是通过检验发现,在已有的复合物结构模型中,RNB和S1结构域的电子密度和模型吻合度良好,这说明这两结构域的主链走向和空间大致位置是基本准确的。现有的复合物模型和电子密度提供的信息,以及解析出来的裂殖酵母Dis312结构模型一致表明,Dis312在结合RNA之前呈现一种较为开放的状态,CSDs偏向RNB结构域的侧面而相聚S1结构域较远,结合RNA之后,CSDs会发生一定角度的位置变化,和S1结构域一起形成钳状的结构来包裹住RNA分子,从而大大提高Dis312对底物的亲和力。