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。隨后人們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，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周叢照教授和陳宇星教授課題組，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 ??；诘鞍踪|結構分析和一系列生化分析，以及與姚雪彪教授課題組合作開展的細胞生物學實驗，作者發現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”為題于2023年11月06日在線發表在《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，但與該超家族的其他成員相比，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，是一種Zn²⁺依賴的跨膜磷脂酶。隨后，作者解析了SIDT1 E555Q突變體（酶活實驗表明Glu555參與底物穩定）的結構，每個亞基的TMD外側都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。最后，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。該研究不僅豐富了人們對CREST和磷脂酶超家族的理解，而且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，我們發現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。

 中國科學技術大學周叢照教授、特任副研究員李瓊、陳宇星教授和姚雪彪教授為該論文的共同通訊作者。在讀博士生孫彩榮、已畢業博士徐達和博士后楊豐瑞為該論文的共同第一作者。冷凍電鏡數據收集工作在中國科學技術大學冷凍電鏡中心完成。該研究得到了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資助。

圖：人類SIDT1的結構及其依賴磷脂酶活性介導的雙鏈RNA攝取

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-023-00889-x

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（生命科學與醫學部、科研部）