2020年11月27日，清华大学结构生物学高精尖创新中心主任施一公教授研究组就剪接体的机理与结构研究，于《科学》杂志以长文形式再次发表重大研究成果。
这篇题为《ATP水解酶/解旋酶Prp2及其激活因子Spp2催化剪接体激活过程中结构重塑的分子机理》的论文报道了酿酒酵母处于激活状态的剪接体2.5埃的高分辨率电镜结构，此外还解析了ATP水解酶/解旋酶Prp2处于游离状态以及Prp2与其激活因子Spp2复合物的电镜结构。
该结构是目前报道的最高分辨率的剪接体结构，首次展示了剪接体状态转变过程中的“动力驱动”蛋白——ATP水解酶/解旋酶Prp2及其激活因子Spp2催化其重塑的结构基础。1977年，科学家们首次发现来自于腺病毒的mRNA与其对应的DNA转录模板并不能形成连续的杂交双链，而是在杂交双链的不同位置伸出了环状的DNA单链。
这个重大发现表明，遗传信息从DNA传递到mRNA上并不只是通过转录，还需要pre-mRNA剪接来进一步完成“无效”遗传信息的去除与有效遗传信息的拼接。RNA剪接普遍存在于真核生物中，随着物种的进化，含有内含子的基因数量增加，发生RNA剪接的频率也相应增高，使得一个基因编码多个蛋白质成为可能，极大的丰富了蛋白质组的多样性，也是真核生物多样性的重要原因之一。
RNA剪接是真核生物基因表达调控的重要环节之一，其化学本质是两步转酯反应。这种看似简单的化学反应在细胞中难以自行发生，而负责执行这一化学反应的是细胞核内一个巨大且高度动态变化的分子机器——剪接体。
剪接体每种状态的转变，都需要动力驱动蛋白——ATPase/helicase对剪接体的结构重塑进行严格的调控，它们在催化剪接体构象的改变、控制RNA剪接的进程、对RNA进行检验和校对等过程中有着极其关键的作用，被誉为RNA剪接的“分子时钟”。由于剪接体高度的动态性和复杂性，获得不同状态的剪接体的高分辨率三维结构被公认为世界难题。
在这种巨大的挑战下，施一公教授率领研究组迎难而上，经过7年的努力，终于在2015年在全世界首次报道了裂殖酵母剪接体3.6埃的高分辨率结构，首次展示了剪接体催化中心近原子分辨率的结构。
在最新发表的这篇《科学》文章中，施一公研究组以激活剪接体的结构重塑蛋白Prp2为切入点，巧妙地设计了Prp2的突变体，使其失去结合ATP的功能，成功的将RNA剪接阻断并富集了大量的激活状态剪接体Bact complex；失活的Prp2也更加稳定地结合在剪接体上，从而最终获得了构象稳定、性质良好的Bact complex样品。
随后利用单颗粒冷冻电镜技术重构出了整体分辨率为2.5埃的Bact complex冷冻电镜结构，其中，处于剪接体边缘的结构重塑蛋白ATPase/helicase Prp2与其激活因子Spp2的分辨率高达3.2埃，并搭建了原子模型。在如此高的分辨率下，该文解析的Bact complex结构首次观察到了剪接体核心区域中的水分子通过氢键参与关键剪接位点的识别、以及与金属离子的配位结合。
令人惊喜的是，该结构展示了激活因子Spp2通过四个关键的锚定位点，将Prp2固定到剪接体上。此前，施一公研究组解析了已被鉴定的酵母中全部状态的剪接体高分辨三维结构，而本文作为第一篇剪接体重塑机制的结构研究，首次揭示了位于剪接体原位的ATPase/helicase高分辨率的三维结构，为理解剪接体激活重塑的分子机理提供了迄今最清晰的结构信息。