两篇Nature破解重要的分子结构

　　

生物通报道：苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的研究人员，在原子水平上解析了线粒体核糖体大亚基的结构。这项研究为人们展示了这种核糖体的分子构架，有助于更好的理解抗生素的作用模式。

ETH Zurich 教授Nenad Ban和Ruedi Aebersold领导团队，对高度复杂的线粒体核糖体进行了研究。世界上的所有生命都拥有核糖体，不过真核生物（包括真菌、植物、动物和人类）的核糖体比细菌核糖体复杂得多。真核生物的核糖体有两种类型，即细胞质核糖体和线粒体核糖体。其中，线粒体核糖体是真核生物所特有的。

核糖体是将遗传密码翻译成蛋白质的细胞机器。核糖体由两个亚基组成，小亚基用tRNA解码mRNA，大亚基将tRNA带来的氨基酸连成一串。

更高分辨率，更多细节

线粒体核糖体很难研究，因为它们含量少而且不好分离。今年年初，ETH研究团队就曾在Nature杂志上发表过哺乳动物细胞线粒体核糖体大亚基的分子结构，当时的分辨率达到了4.9 Å。然而，这一分辨率还不足以建立可靠的完整原子模型。现在Nenad Ban教授再次发表Nature文章，将这一结构的分辨率降到了3.4 Å。

这项研究使用了高分辨率的冷冻电镜和质谱分析法。由于技术的进步，直到最近人们才有能力获得分辨率在4 Å以下的生物分子图像。（延伸阅读：将冷冻电镜的分辨率推向极限）

临床意义

这项研究为人们展示了肽酰转移酶活性中心（PTC）的分子细节，氨基酸就是在那里连接起来的。PTC合成的蛋白最终会穿过一个通道，离开核糖体的大亚基。

这个通道是特定抗生素的作用目标，抗生素驻留在通道中，阻止合成的蛋白走出通道。然而，抗生素应该只抑制细菌的蛋白质合成。“临床上使用的抗生素，不能攻击人类核糖体，”文章的第一作者Basil Greber说。

问题是线粒体核糖体与细菌核糖体很相似，很容易受到特定抗生素的干扰，进而导致严重的副作用。了解线粒体核糖体的原子结构，可以帮助人们设计更有针对性的抗生素。

意外发现

ETH的研究人还意外地发现，线粒体核糖体以两种完全不同的途径使用tRNA。一方面，tRNA为PTC中的多肽合成挑选正确的氨基酸；另一方面，有个tRNA是核糖体结构中的固定部分，这一点与其他核糖体截然不同。

ETH团队现在面临的主要问题是，确定线粒体核糖体的小亚基结构。小亚基比大亚基更为灵活，因此这一工作是个更大的挑战。

 

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