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为研究核糖体可视化及亚细胞组成问题，研究人员开发 RiboExM 和 ALIBi 技术，揭示新机制，意义重大。
哺乳动物细胞内挤满了数百万个核糖体（ribosome），这些微小的 “机器” 负责将遗传信息解码为蛋白质。长期以来，人们一直认为核糖体是结构和功能均一的实体，但越来越多的证据表明，核糖体可能包含不同组合的核糖体蛋白（RPs），并受核糖体相关蛋白（RAPs）的调控。然而，该领域一直缺乏直接可视化单个核糖体、表征其分子组成以及绘制其在细胞内空间分布的工具。
为了填补这一技术空白，研究人员开发了两种协同方法：核糖体扩展显微镜技术（RiboExM）和基于光遗传学的邻近标记方法（ALIBi）。RiboExM 将细胞的物理膨胀与标准共聚焦显微镜相结合，实现了亚核糖体分辨率，能够直接观察哺乳动物细胞内不同核糖体群体及其空间组织。ALIBi 则可以从特定的亚细胞区室中生化分离核糖体以及相关的 RAPs 和 mRNA，有助于进行定量蛋白质组学和转录组学分析。这两种方法相辅相成，能从单分子层面全面研究亚细胞翻译机制。
利用 RiboExM 技术，研究人员构建了哺乳动物细胞翻译机制的单分子全景图。该图谱揭示了独特的空间模式：40S 亚基在细胞质中分布较为均匀，而 60S 亚基则聚集在多聚核糖体附近，并且在内质网（ER）处富集。ALIBi 技术证实了 60S 亚基在 ER 的选择性富集，还发现了在 ER 富集的 RAPs，其中包括假定的核糖体生物发生因子 Lsg1。敲低 Lsg1 会破坏 60S 亚基在 ER 的富集，并改变特定蛋白质的翻译，揭示了一种独立于内质网应激的翻译调控机制。研究人员还运用 ALIBi 技术检测了其他亚细胞区室中的核糖体组成，鉴定出了已知和新的 RAPs，为研究与特定细胞器相关的核糖体提供了资源。
此外，ALIBi 和 RiboExM 技术还发现了具有非常规 RP 组成的 “特殊核糖体”。以线粒体外膜（OMM）为例，研究人员观察到 RPS25 和 RPL29 缺失的核糖体在此处富集。RiboExM 技术还能同时观察核糖体及其相关的 mRNA，结果显示 OMM 上的特殊核糖体优先结合参与代谢的 mRNA，尤其是维生素 B12利用途径中的 mRNA，这表明了亚细胞环境中核糖体异质性介导的翻译调控。
在神经元中，RiboExM 技术揭示了单体核糖体和多聚核糖体之间的功能差异。在基础状态下，单体核糖体在远端神经突中富集，而多聚核糖体则会在外界刺激下动态形成，这暗示了神经元过程中蛋白质合成的调控机制。
总之，RiboExM 和 ALIBi 构成了在单分子分辨率下研究核糖体组成、定位和功能的关键工具包。该研究利用这些工具揭示了核糖体异质性及其在不同细胞区室和细胞类型中对翻译调控的影响。这两种方法为探索细胞生物学中的大分子相互作用和调控机制提供了机会，在生理和病理背景下对理解翻译调控具有重要意义。
