Nature重要成果：揭秘核糖體的自我組裝

　　核糖體由蛋白和RNA組成，是負責蛋白質合成的重要細胞機器。本期Nature雜志上發表的一篇文章，為核糖體的自我組裝提供了新的線索。

　　“核糖體擁有五十多種不同的元件，就像一臺復雜的縫紉機，”Illinois大學的物理學教授Taekjip Ha說，他與化學教授Zaida Luthey-Schulten、Johns Hopkins大學的生物物理學教授Sarah Woodson共同領導了這項研究。“令人驚嘆的是，核糖體不僅能夠組裝蛋白質，還能自我組裝。”

　　2000年，科學家們發布了完整核糖體的精確原子結構，這一成就為他們贏得了2009年的諾貝爾化學獎。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，Luthey-Schulten說。

　　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。研究團隊對大腸桿菌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記，該蛋白被稱為S4，人們認為在核糖體自我組裝時，S4是首先與16S RNA相互作用的蛋白。此外，他們還標記了16S RNA上的兩個位點。這些標記發不同顏色的熒光，當它們相互接近時熒光會更加明亮(FRET技術)。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16s RNA的中心區域，此前有研究顯示，在核糖體組裝的早期階段這一區域是RNA-蛋白互作的關鍵。他們通過計算顯微鏡(computational microscope)對FRET的實驗結果進行分析，發現S4蛋白和16S核糖體RNA處于驚人的動態中。這種蛋白對RNA稍有限制，但仍允許它進行波動和改變構象。

　　研究團隊發現，S4蛋白傾向于結合處于特殊構象的RNA，這種構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，因為人們通常認為核糖體蛋白會將RNA鎖定在最終的三維形態。

　　“我們發現S4和RNA的復合體并非固定不變，”Ha說。“它實際上處于動態之中，而這樣的動態讓下一個蛋白能夠結合上來。”

　　“S4結合之后會誘導RNA發生構象改變，現出其他蛋白結合的位點，”他說。“在第二個蛋白結合上來之前，第三個蛋白的結合位點不會出現。” 這樣的機制使核糖體的組裝非常迅速，Luthey-Schulten說。

　　研究人員指出，細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。細菌中的這種蛋白/RNA區域有鮮明的特征，人們可以特異性地靶標這一過程，而不對人類的核糖體造成影響。