核糖體具有兩個亞基，這些亞基由精確折疊的蛋白和RNA組成，它是負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)合成的重要細(xì)胞機器。
 

    日前，一項刊登在《自然》（Nature）雜志上的最新論文為核糖體的自我組裝提供了新線索。來自伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校（（University of Illinois at Urbana-Champaign）Taekjip Ha 與 Zaida Luthey-Schulten教授領(lǐng)導(dǎo)了這一研究。

    TaekjipHa教授表示：“核糖體擁有五十多種不同的元件，就像一臺復(fù)雜的縫紉機。令人驚嘆的是，核糖體不僅能夠組裝蛋白質(zhì)，還能自我組裝。”

    2000年，VenkatramanRamakrishnan、ThomasA.Steitz及AdaE.Yonath等人發(fā)布了完整核糖體的精確原子結(jié)構(gòu)，這一成就為他們贏得了2009年的諾貝爾化學(xué)獎。十多年來，人們一直在深入研究核糖體的功能機制，但對核糖體的自我組裝并不了解。

    在這項最新研究中，科學(xué)家對大腸桿菌E.coli的小核糖體亞基進行了研究，該亞基由約20種蛋白和一個核糖體RNA（16S）組成。

    研究人員對一種核糖體蛋白進行了標(biāo)記，該蛋白被稱為S4，人們認(rèn)為在核糖體自我組裝時，S4是首先與16SRNA相互作用的蛋白。此外，他們還標(biāo)記了16SRNA上的兩個位點。這些標(biāo)記發(fā)不同顏色的熒光，當(dāng)它們相互接近時熒光會更加明亮（FRET技術(shù)）。這樣的信號能夠反映出RNA與蛋白相互作用的情況。

    研究人員最感興趣的是16SRNA的中心區(qū)域，此前有研究顯示，在核糖體組裝的早期階段這一區(qū)域是RNA-蛋白互作的關(guān)鍵。他們通過計算顯微鏡（computationalmicroscope）對FRET的實驗結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)S4蛋白和16S核糖體RNA處于驚人的動態(tài)中。這種蛋白對RNA稍有限制，但仍允許它進行波動和改變構(gòu)象。

    研究團隊發(fā)現(xiàn)，S4蛋白傾向于結(jié)合處于特殊構(gòu)象的RNA，這種構(gòu)象不存在于組裝完成后的核糖體中。這一點令他們感到驚訝，因為人們通常認(rèn)為核糖體蛋白會將RNA鎖定在最終的三維形態(tài)。

    Ha表示：“我們發(fā)現(xiàn)S4和RNA的復(fù)合體并非固定不變。它實際上處于動態(tài)之中，而這樣的動態(tài)讓下一個蛋白能夠結(jié)合上來。”

    Luthey-Schulten表示：“S4結(jié)合之后會誘導(dǎo)RNA發(fā)生構(gòu)象改變，現(xiàn)出其他蛋白結(jié)合的位點。在第二個蛋白結(jié)合上來之前，第三個蛋白的結(jié)合位點不會出現(xiàn)。”這樣的機制使核糖體的組裝非常迅速，說。

    研究人員指出，細(xì)菌核糖體的自我組裝機制，為人們提供了抗生素攻擊的新靶點。細(xì)菌中的這種蛋白/RNA區(qū)域有鮮明的特征，人們可以特異性地靶標(biāo)這一過程，而不對人類的核糖體造成影響。