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Cell:蛋白质的生产线

来源:生物通 作者: 2012-7-12

摘要: 来自佛罗里达大学斯克里普斯研究所的科学家们确定了成功生成细胞的基本工作单位——蛋白质的一系列复杂的生化步骤。相关论文发布在7月6日的《细胞》(Cell)杂志上。该研究阐明了活细胞内大型复杂蛋白质生产机器核糖体的组装。我们证实核糖体亚基存在那样一种质量控制功能,其利用这一系统做测试运行,但不生成蛋白质。...


来自佛罗里达大学斯克里普斯研究所的科学家们确定了成功生成细胞的基本工作单位——蛋白质的一系列复杂的生化步骤。相关论文发布在7月6日的《细胞》(Cell)杂志上。

该研究阐明了活细胞内大型复杂蛋白质生产机器核糖体的组装。核糖体是许多商业用抗生素的靶点,由于核糖体组装和功能对于细胞生长极其重要因而代表了一个有希望的研究领域。核糖体组装缺陷与癌症之间关联的确定使得这一信号成为了抗癌药物治疗的一个潜在新靶点。

该研究的领导者、斯克里普斯研究所副教授Katrin Karbstein 说:“有如核糖体一样重要的细胞器,存在一些过程确保一切正常运作是有道理的。我们证实核糖体亚基存在那样一种质量控制功能,其利用这一系统做测试运行,但不生成蛋白质。如果亚基没有通过,就会有一些机制放弃它们。”

蛋白质生产线

“翻译”作为蛋白质生成过程的一部分,就是核糖体将信使RNA(mRNA)中携带的信息解码生成蛋白质——氨基酸链的过程。

为了生成成熟、功能性核糖体RNA(rRNAs),机体首先生成了rRNAs前体,rRNAs前体随后可被加工成成熟的rRNAs。在人类细胞中,这一过程按两个阶段完成:第一阶段发生在细胞核中,最后进入到细胞质中发生蛋白质翻译。

在细胞质中,这些预成熟(pre-mature)核糖体亚基遭遇大量的成熟亚基、mRNA和许多组装因子以及翻译因子帮助完成这一过程。

在最后的成熟过程中,各种组装因子防止翻译过程过早作用于亚基,导致它们快速降解或生成错误组装的蛋白质,两者均可能导致细胞致命的后果。

试运行

尽管这些组装因子的作用可以解释成熟翻译被阻断的机制,它们的存在却提出了另一个重要的问题。Karbstein说将无活性的组装中间体转变为成熟核糖体是否需要检查点来确保亚基具有功能?

在这项研究中,Karbstein和她的同事们证明在这翻译样循环过程中新生的核糖体亚基最初与它先前存在的互补亚基借助单个翻译因子形成了一个大得多的复合物。

这个大型核糖体复合物不包含mRNA,它被组装因子阻断了,因此不能生成蛋白质。一旦较小核糖体亚基的重要功能被检查和获得认可,另一个翻译因子会分解复合物,真正的蛋白质生产就发生了。

Karbstei 说:“重要的是测试循环包括参与正常翻译的相同的翻译因子。这是一种极好和有效的方式生成完美的核糖体。”

有趣的是,该研究指出大部分参与这一翻译样测试循环的组装因子保守存在于从单细胞生物到人类的生物中,表明这一进化机制是共同所有的。

(生物通:何嫱)


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