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Nature:先進技術(shù)帶來核糖體自組裝新見解

2014-02-18 10:27 閱讀:1919 來源:生物360 責(zé)任編輯:李思杰
[導(dǎo)讀] 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

    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。


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