核糖体扩展片段通过N端处理核糖体蛋白提高翻译准确性

为了解决核糖体翻译保真度的问题，研究人员通过研究核糖体扩展片段27L（ES27L）及其对甲硫氨酰氨肽酶（MetAP）的影响，揭示了ES27L在调节MetAP活性中的作用。研究发现，ES27L通过促进MetAP对起始甲硫氨酸（iMet）的处理，确保核糖体结构的完整性和翻译的准确性，这对维持蛋白质稳态具有重要意义。

　　

论文解读

在生物学中，核糖体作为蛋白质合成的核心机器，其翻译保真度对于维持细胞功能和生物体的健康至关重要。然而，翻译过程中如何确保准确无误地合成蛋白质一直是科学家们关注的焦点。核糖体在不同生物中的结构和功能差异，尤其是真核生物与原核生物之间的差异，使得这一问题更加复杂。真核生物的核糖体具有更高的翻译保真度，这在很大程度上归因于其特有的核糖体RNA（rRNA）插入物。其中，60S亚基上的扩展片段27L（ES27L）被认为在提高翻译保真度方面发挥了重要作用。

为了深入理解ES27L如何影响翻译保真度，佛罗里达大学的研究人员开展了一项研究。他们利用酵母体外翻译系统，发现抑制共翻译起始甲硫氨酸（iMet）处理并不影响核糖体对正在进行的肽链合成的解码。相反，他们通过一种新的方法监测体内iMet处理过程，发现缺乏MetAP核糖体关联的菌株或缺乏主要酵母MetAP的菌株中，iMet在核糖体蛋白（RPs）上的滞留增加。由于核糖体的紧密结构，iMet在RPs上的滞留可能会扭曲核糖体结构并损害其功能。研究进一步证实，含有iMet滞留核糖体亚单位的重建体外翻译系统会导致翻译错误。

这项研究的创新之处在于开发了一种新的技术来监测iMet在体内的滞留情况，并揭示了核糖体中iMet滞留的选择性现象。通过这种方法，研究人员发现iMet滞留在核糖体蛋白上会影响翻译保真度。基因本体（GO）术语分析进一步表明，RPs是MetAP的保守底物，强调了真核生物特异性ES27L在招募MetAP以增强iMet处理中的关键作用。

研究结果表明，ES27L通过调节MetAP酶的核糖体关联，精细调整关键RPs的iMet处理，从而确保真核生物核糖体的结构完整性和功能准确性。这一发现不仅揭示了核糖体翻译保真度的分子机制，还为理解物种特异性翻译保真度程序的进化提供了新的见解。

为了实现这些发现，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，他们利用酵母遗传学和体外翻译系统来研究ES27L的功能。其次，他们开发了一种新的方法来监测体内iMet的滞留情况，这涉及使用非放射性、可点击的甲硫氨酸类似物进行标记。此外，他们还进行了液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析，以识别和量化iMet滞留的核糖体蛋白。

在研究中，研究人员首先通过遗传修饰的报告构建体和酵母提取物的体外翻译系统，排除了共翻译iMet处理影响核糖体解码的可能性。随后，他们利用体外翻译系统和代谢标记技术，监测了iMet在核糖体蛋白上的滞留情况。通过这些实验，他们发现iMet滞留的核糖体在翻译过程中更容易出错。

综上所述，这项研究揭示了ES27L在调节MetAP活性中的关键作用，强调了其在维持核糖体结构和翻译准确性方面的重要性。通过精细调控iMet处理，ES27L确保了核糖体的高效运作，这对于蛋白质稳态和细胞健康至关重要。这一发现不仅增进了我们对核糖体功能的理解，也为未来研究翻译保真度的调控机制提供了新的视角。研究结果发表在《Nucleic Acids Research》上，为该领域的进一步探索奠定了基础。