清华大学Nature子刊揭示蛋白质翻译调控新机制

　　

生物通报道  来自清华大学的研究人员在新研究中，揭示出了共翻译分子伴侣——核糖体相关复合物(ribosome-associated complex,RAC)与真核生物核糖体相互作用的结构基础，研究结果发表在11月2日的《自然结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）杂志上。

清华大学生命科学学院的雷建林（Jianlin Lei）教授和高宁（Ning Gao）副教授是这篇论文的共同通讯作者。前者的主要研究方向为基于三维重构的高通量自动化电子显微术，及运用冷冻电镜技术进行生物大分子结构和功能的研究。后者的研究兴趣是运用冷冻电镜三维重构技术和生物化学及分子生物学手段进行生物大分子复合物的结构与功能研究。

分子伴侣（chaperon）是细胞内一类保守性蛋白质，广泛分布于原核及真核细胞中。可识别肽链的非天然构象并与之结合，其作用是帮助多肽链在体内折叠、组装、转运或卸装、解折叠、降解等。完成功能后与之分离，不构成这些蛋白质执行功能时的组分。分子伴侣可逆性地识别结合新生肽链，可阻止错误无效的折叠，促进正确有效折叠，从而提高蛋白质合成效率。分子伴侣也可与错误聚集的肽段结合，使之解聚后，再诱导其正确折叠（延伸阅读：PNAS：揭开分子伴侣的神秘面纱 ）。

细胞内分子伴侣可分为两大类，一类为核糖体结合性分子伴侣，包括触发因子和新生链相关复合物；另一类为非核糖体结合性分子伴侣，包括热激蛋白、伴侣蛋白等。近年来越来越多的证据表明，核糖体结合性分子伴侣在调控蛋白质翻译中发挥了积极的调控作用。研究发现，在哺乳动物细胞中由HSP70L1与MPP11组成的RAC可结合新生肽促进其正确折叠、从核糖体肽合成通道转运出来、避免肽链后退影响肽链的延伸，同时可以清除聚集在核糖体中的蛋白质。

在这篇新文章中，研究人员从酿酒酵母处获得RAC并确定了它的结构特征。他们证实，RAC通过一个长α-螺旋（α-helix）与两个核糖体亚基交联，限制了作为肽链延伸必要条件的亚基间旋转（intersubunit rotation）。研究人员进一步证实这一中央α-螺旋的连续性、长度或刚度发生任何的改变都会损害体内RAC的功能。

新研究揭示出了RAC通过将肽链折叠与肽延伸循环连接到一起，直接调控蛋白质翻译的一个新机制，从而为进一步探索RAC在翻译控制中所起的调控作用奠定了基础。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Structural basis for interaction of a cotranslational chaperone with the eukaryotic ribosome

Cotranslational chaperones, ubiquitous in all living organisms, protect nascent polypeptides from aggregation and facilitate their de novo folding. Importantly, emerging data have also suggested that ribosome-associated cotranslational chaperones have active regulatory roles in modulating protein translation. By characterizing the structure of a type of eukaryotic cotranslational chaperone, the ribosome-associated complex (RAC) from Saccharomyces cerevisiae, we show that RAC cross-links two ribosomal subunits, through a single long α-helix, to limit the predominant intersubunit rotation required for peptide elongation……

作者简介：

雷建林

博士、教授

1993年 武汉大学物理系物理学专业 学士
1998年 武汉大学物理系凝聚态物理专业 博士
1998-2000 中国科学院物理所 博士后
1999-2000 Visiting Scholar, Institute of Crystallography, Ludwig-Maximilians-Universität München
2000-2008 Research Affiliate, Wadsworth Center, New York State Department of Health
2008 Associate Research Scientist, Department of Biochemistry and Molecular Biophysics, Columbia University
2008年底 清华大学生命科学学院 教授

主要研究方向：
基于三维重构的高通量自动化电子显微术。运用冷冻电镜技术进行生物大分子结构和功能的研究。

高宁

博导

2000  学士  北京大学生物化学及分子生物学系
2006  博士  纽约州立大学Albany分校生物医学
2006-2008  博士后 Howard Hughes Medical Institute, Wadsworth Center, and Columbia University Medical Center
2008年底   副教授  清华大学生命科学学院结构生物学中心
 
研究兴趣 
运用冷冻电镜三维重构技术和生物化学及分子生物学手段进行生物大分子复合物的结构与功能研究。