核糖体具有两个亚基,这些亚基由精确折叠的蛋白和RNA组成,它是负责蛋白质合成的重要细胞机器。
日前,一项刊登在《自然》(Nature)杂志上的最新论文为核糖体的自我组装提供了新线索。来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校((University of Illinois at Urbana-Champaign)Taekjip Ha 与 Zaida Luthey-Schulten教授领导了这一研究。
TaekjipHa教授表示:“核糖体拥有五十多种不同的元件,就像一台复杂的缝纫机。令人惊叹的是,核糖体不仅能够组装蛋白质,还能自我组装。”
2000年,VenkatramanRamakrishnan、ThomasA.Steitz及AdaE.Yonath等人发布了完整核糖体的精确原子结构,这一成就为他们赢得了2009年的诺贝尔化学奖。十多年来,人们一直在深入研究核糖体的功能机制,但对核糖体的自我组装并不了解。
在这项最新研究中,科学家对大肠杆菌E.coli的小核糖体亚基进行了研究,该亚基由约20种蛋白和一个核糖体RNA(16S)组成。
研究人员对一种核糖体蛋白进行了标记,该蛋白被称为S4,人们认为在核糖体自我组装时,S4是首先与16SRNA相互作用的蛋白。此外,他们还标记了16SRNA上的两个位点。这些标记发不同颜色的荧光,当它们相互接近时荧光会更加明亮(FRET技术)。这样的信号能够反映出RNA与蛋白相互作用的情况。
研究人员最感兴趣的是16SRNA的中心区域,此前有研究显示,在核糖体组装的早期阶段这一区域是RNA-蛋白互作的关键。他们通过计算显微镜(computationalmicroscope)对FRET的实验结果进行分析,发现S4蛋白和16S核糖体RNA处于惊人的动态中。这种蛋白对RNA稍有限制,但仍允许它进行波动和改变构象。
研究团队发现,S4蛋白倾向于结合处于特殊构象的RNA,这种构象不存在于组装完成后的核糖体中。这一点令他们感到惊讶,因为人们通常认为核糖体蛋白会将RNA锁定在最终的三维形态。
Ha表示:“我们发现S4和RNA的复合体并非固定不变。它实际上处于动态之中,而这样的动态让下一个蛋白能够结合上来。”
Luthey-Schulten表示:“S4结合之后会诱导RNA发生构象改变,现出其他蛋白结合的位点。在第二个蛋白结合上来之前,第三个蛋白的结合位点不会出现。”这样的机制使核糖体的组装非常迅速,说。
研究人员指出,细菌核糖体的自我组装机制,为人们提供了抗生素攻击的新靶点。细菌中的这种蛋白/RNA区域有鲜明的特征,人们可以特异性地靶标这一过程,而不对人类的核糖体造成影响。
最新!医生的平均年薪由改革前2011年的5.65万增加到2023年的19....[详细]
连续工作满15年或累计工作满25年且仍在岗的乡镇卫生院专业技术人员,在满足...[详细]