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研究人员制作核糖体的3D模型,并可视化其制造过程

本站发布时间:2024-02-26 16:04:00

人类细胞含有核糖体,这是一种为身体其他部位生产蛋白质的复杂机器。现在,研究人员已经更接近于了解核糖体是如何工作的

诺和诺德基金会蛋白质研究中心的Eva Kummer副教授负责发表在《自然通讯》上的这项新研究,她说:“我们能够可视化核糖体的原子细节,这太神奇了。因为它们很小,大约在20-30纳米之间。”

核糖体是人类细胞的一部分,由核糖体核糖核酸和核糖体蛋白质组成。它就像一个工厂,通过遵循基因固有的一组指令来构建蛋白质

核糖体漂浮在细胞胞质溶胶、线粒体或细菌原生质体等细胞器中。

利用电子显微镜,Kummer和她的同事Giang Nguyen和Christina Ritter成功地制作了人类细胞一部分的3D模型,即直径不超过30纳米的核糖体

更具体地说,他们拍摄了核糖体是如何形成的快照

“了解核糖体是如何构建和工作的很重要,因为它是人类和所有其他生物中唯一产生蛋白质的细胞颗粒。如果没有蛋白质,生命将不复存在,”Kummer说

蛋白质是人体的主要组成部分。你的心脏、肺、大脑以及基本上整个身体都是由核糖体产生的蛋白质组成的

Kummer说:“从外表上看,人体看起来很简单,但考虑到身体的每个部位都由数百万个分子组成,这些分子非常复杂,而且他们都知道该做什么,这真是令人惊叹。”

折叠、组装和移动到正确的位置

在核糖体开始生产蛋白质之前,它们首先需要由80多种不同的成分组装而成

Kummer和她的同事已经获得了核糖体组装三个不同阶段的3D模型。她解释道:“这是一个复杂的颗粒,有很多不同的部分——许多蛋白质和RNA成分——必须折叠、组装并移动到正确的位置。这不是一次全部发生的。核糖体组装是一个循序渐进的过程,涉及多个阶段。”

Kummer表示,在这三个阶段中,描述组装中最早时间点的3D模型是最有趣的,因为以前没有人能够描述它

Kummer说:“在这个阶段,我们可以看出,例如,一种名为GTPBP10的特定蛋白质渴望与形成长螺旋的所谓RNA成分相互作用。”。“事实上,螺旋线的底部是核糖体的催化中心,蛋白质就是在这里产生的。这就是为什么螺旋线正确折叠和放置如此重要。”

为了实现这一点,GTPBP10抓住螺旋线并将其放置在蛋白质合成的正确位置

这只是这项新研究揭示的核糖体组装的许多阶段之一——这一见解可能为更多地了解各种疾病铺平道路

“核糖体组装的错误严重降低了我们细胞制造蛋白质的能力。例如,这些蛋白质将我们吃的食物中的能量转化为能量硬币,身体可以用来运行各种细胞过程。

”现在,如果线粒体核糖体不起作用,我们的身体再也无法产生足够的能量硬币,这会导致神经退行性疾病和心脏病等疾病。Kummer说:“在衰老过程中,这些能量硬币的生产效率也越来越低。第一步是了解事物是如何工作的。只有这样,你才能尝试改变它们。”。

More information: Thu Giang Nguyen et al, Structural insights into the role of GTPBP10 in the RNA maturation of the mitoribosome, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43599-z

Journal information: Nature Communications

Provided by University of Copenhagen

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