2014年8月12日，我校生物系副教授魏志毅与中科院生物物理所研究员王艳丽等合作，在英国《自然》杂志（Nature）在线发表了题为《大肠杆菌中RNA指导的免疫监视复合物Cascade的晶体结构》（Crystal structure of the RNA-guided immune surveillance Cascade complex in Escherichia coli）的研究论文，阐述了对原核生物免疫系统中的关键分子机器的结构生物学研究进展。本文的第一作者为王艳丽研究组的博士生赵宏图，魏志毅副教授和王艳丽研究员为本文通讯作者。

虽然是最为原始和简单的生命形式，包括细菌和古菌在内的原核生物却像人体一样，具有能够抵抗入侵者的免疫系统，虽然简单却同样高效。由CRISPR RNA（crRNA）和多个CRISPR相关蛋白（Cas）组成了在原核生物中广泛存在的获得性免疫系统，能够快速识别并降解入侵病毒的基因组。在大肠杆菌中，这一免疫系统依赖于一个被称为Cascade的复合物的形成。Cascade是由11个蛋白亚基（CasA1B2C6D1E1）沿着crRNA进行组装所形成的，分子量为405kDa的巨型核酸-蛋白质复合物。由于缺乏高分辨率结构信息，Cascade的组装及其识别外源DNA的分子机制还不清楚。

为了破解这一国际性难题，魏志毅副教授与中科院生物物理所展开合作，利用X射线晶体学技术，成功解析了Cascade的高分辨率晶体结构，首次揭示了这一复合物的精细三维构象。结构分析发现crRNA与CasC/D/E的8个亚基结合形成第一个曲形结构层，通过与这些亚基的相互作用，crRNA形成了独特的花瓣状的三维结构来对外源DNA进行特异性识别。而由CasA/B所形成的第二个曲形结构层能够在Cascade结合外源DNA时发生显著的构象变化，从而协助crRNA对DNA的识别。该研究成果不仅阐释了Cascade复合物通过大量的蛋白-蛋白和蛋白-核酸相互作用来形成具有高效免疫功能的分子机器，也对整个RNA研究领域具有重要指导意义，即蛋白质如何塑造独特的RNA结构以及RNA如何参与蛋白质分子机器的组装。同时，由于基于CRISPR的基因改造技术近年来被迅速而广泛地应用于基因工程，为医学、生物工程、生命科学基础研究中的基因操作提供了高效快捷的手段。因此，该研究成果对于CRISPR的进一步应用提供了重要的参考价值。

魏志毅副教授长期活跃于结构生物学研究领域，致力于蛋白质所介导的各类相互作用的研究，已发表相关研究论文40多篇。近5年来，在PNAS、Molecular Cell、Science和Cell等国际高水平期刊上发表十多篇有影响力的研究论文。主要研究方向为神经发育过程的分子机制以及具有重要生物学功能的巨型蛋白质分子机器的组装机制。

文章链接：http://www.nature.com/nature/journal/vnfv/ncurrent/full/nature13733.html