核糖体的3D模型

利用电子显微镜，科学家们成功地制造出了人类细胞的一部分——核糖体的3D模型，它的直径不超过30纳米。

　　

核糖体是人体细胞的一部分，由核糖体RNA和核糖体蛋白组成。核糖体就像一个工厂，按照基因中固有的一套指令制造蛋白质。人类细胞含有核糖体，这是一种为身体其他部分生产蛋白质的复杂机器。现在，研究人员对核糖体的工作原理有了更深入的了解。

“令人惊讶的是，我们可以可视化核糖体的原子细节。因为它们很小，大约20-30纳米。”

诺和诺德基金会蛋白质研究中心的副教授Eva Kummer说，她负责发表在《Nature Communications》上的这项新研究。

利用电子显微镜，Eva Kummer和她的同事Giang Nguyen和Christina Ritter成功地制作了人类细胞的一部分——核糖体的3D模型，它的直径不超过30纳米。

更具体地说，他们已经拍摄了核糖体是如何形成的快照。

“了解核糖体是如何构建的及其工作原理非常重要，因为它是人类和所有其他生物体中唯一产生蛋白质的细胞颗粒。没有蛋白质，生命将不复存在，”Eva Kummer说。

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

“从外面看，人体看起来很简单，但考虑到身体的每个部分都由数百万分子组成，这些分子非常复杂，而且它们都知道该做什么，这真是令人惊叹，”Eva Kummer说。

折叠，组装，并移动到正确的地方

在核糖体开始产生蛋白质之前，它们首先需要由80多种不同的成分组装而成。

Eva Kummer和她的同事已经获得了核糖体组装的三个不同阶段的3D模型。

“它是一种复杂的粒子，有许多不同的部分——许多蛋白质和RNA成分——必须折叠、组装并移动到正确的位置。这一切不是一下子发生的。核糖体组装是一个渐进的过程，涉及几个阶段，”她解释说。

根据Eva Kummer的说法，在三个阶段中，描述装配中最早时间点的3D模型是最有趣的，因为之前没有人能够描述它。

“在这个阶段，我们可以判断出一种名为GTPBP10的特定蛋白质渴望与所谓的RNA成分相互作用，形成一个长螺旋，”Eva Kummer说。“事实上，螺旋的底部是核糖体的催化中心，这是制造蛋白质的地方。这就是为什么螺旋的折叠和正确放置是如此重要。”

为了实现这一点，GTPBP10抓住螺旋并将其放置在蛋白质合成的正确位置。

这只是核糖体组装的众多阶段之一，这项新研究已经阐明了这一见解，可能为更多地了解各种疾病铺平道路。

“核糖体组装中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币，身体可以利用这些能量币来运行各种细胞过程。现在，如果线粒体核糖体不起作用，我们的身体就不能再产生足够的能量硬币，这就会导致神经退行性疾病和心脏病等疾病。随着年龄的增长，这些能量币的生产效率也越来越低，”Eva Kummer补充道。“第一步是了解事物是如何运作的。只有这样，你才能尝试改变它们。”

参考文献:“Structural insights into the role of GTPBP10 in the RNA maturation of the mitoribosome” by Thu Giang Nguyen, Christina Ritter and Eva Kummer, 2 December 2023, Nature Communications.