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      核糖體質(zhì)量控制
      
			
      
				2019-01-12 11:36:33
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      在細(xì)胞內(nèi)形成大分子機(jī)器通常是復(fù)雜的。維爾茨堡大學(xué)和哥廷根大學(xué)的生物化學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)揭開了這些過程的新細(xì)節(jié)。他們表明，細(xì)胞投入了大量精力來防止生產(chǎn)錯(cuò)誤。蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)形成較大的大分子結(jié)構(gòu)的組裝與核糖體相關(guān)聯(lián)，從而通過翻譯過程與它們合成。這是維爾茨堡大學(xué)科學(xué)家和哥廷根生物物理化學(xué)馬克斯普朗克研究所(MPI)最近研究的結(jié)果。在這種情況下，核糖體起著質(zhì)量“檢查點(diǎn)”的作用：它們確保新構(gòu)建的蛋白質(zhì)直接進(jìn)入大分子復(fù)合物的生產(chǎn)線。研究人員在期刊Cell Reports和EMBO Journal上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
      

      核糖體質(zhì)量控制
      

      在分子水平上玩樂高
      

      “在分子水平上將其視為樂高積木：在產(chǎn)品完成之前，將一塊磚連接到下一塊磚上。如果只使用一塊有缺陷或錯(cuò)誤的磚塊，整個(gè)建筑物可能會(huì)因此受到損害。” Utz Fischer教授在維爾茨堡大學(xué)擔(dān)任生物化學(xué)主席。多年來，他一直在研究如何在細(xì)胞內(nèi)組裝所謂的“大分子機(jī)器”。他的研究重點(diǎn)是剪接體：這些大型RNA蛋白復(fù)合物是細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)的重要組成部分。他們的工作是刪除不包含任何蛋白質(zhì)編碼信息的信使RNA中的那些部分，并將攜帶信息的相關(guān)部分聯(lián)合起來。
      

      在他們最近的工作中，F(xiàn)ischer的團(tuán)隊(duì)與來自哥廷根的同事們已經(jīng)找到了所謂的snRNP的整個(gè)生產(chǎn)序列，即構(gòu)成剪接體的亞基 - 從單個(gè)組件的合成到組裝和組合到功能機(jī)器中。他們?cè)谶@個(gè)過程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)迄今為止意想不到的玩家：核糖體。
      

      核糖體的作用
      

      核糖體是遺傳信息(以mRNA的形式)翻譯成蛋白質(zhì)的實(shí)體。直到最近，這些單一蛋白質(zhì)如何隨后組裝形成大分子機(jī)器還沒有被完全破譯。然而有一點(diǎn)是肯定的：核糖體將單個(gè)蛋白質(zhì)釋放到它們漫游的細(xì)胞內(nèi)部以尋找匹配對(duì)應(yīng)物的概念絕對(duì)不是真的。生物物理化學(xué)MPI項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人Ashwin Chari表示，“細(xì)胞內(nèi)部過于擁擠”。蛋白質(zhì)過長(zhǎng)會(huì)形成復(fù)合物; 在最壞的情況下，它們會(huì)卡住形成錯(cuò)誤的結(jié)構(gòu)并聚集在一起導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病，例如阿爾茨海默氏癥。
      

      “因此，活細(xì)胞中必須存在一種機(jī)制，它可以保護(hù)核糖體中新合成的蛋白質(zhì)，并且只允許它們與正確的對(duì)應(yīng)物結(jié)合，”Elham Paknia說道，他實(shí)驗(yàn)性地領(lǐng)導(dǎo)了整個(gè)項(xiàng)目?？茖W(xué)家們已經(jīng)能夠證明這種假設(shè)第一次是真的。因此，核糖體在合成后不會(huì)隨機(jī)地將蛋白質(zhì)釋放到胞質(zhì)溶膠中，而是將它們保持回去，直到特定的輔助物，即所謂的分子伴侶，遞送匹配的對(duì)應(yīng)物。在這樣做時(shí)，核糖體確保僅形成一種預(yù)期結(jié)構(gòu)，因此除了生產(chǎn)之外還采用“質(zhì)量檢驗(yàn)員”的作用。
      

      巨大的監(jiān)管投資
      

      根據(jù)科學(xué)家的說法，“極高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”是細(xì)胞功能的基本原理。他們能夠證明，在組裝大分子機(jī)器時(shí)，通常會(huì)涉及比構(gòu)建模塊更多的伴侶。當(dāng)觀察細(xì)胞的能量平衡時(shí)，這一點(diǎn)也變得明顯：“催化本身所需的資源遠(yuǎn)少于調(diào)節(jié)和控制，”Utz Fischer說。
      

      巨大的努力是合理的：例如，在剪接體組裝期間的錯(cuò)誤引發(fā)脊髓性肌肉萎縮。該疾病的特征在于運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的喪失，尤其是在脊髓中，導(dǎo)致受累個(gè)體的肌肉萎縮和麻痹。蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊也被認(rèn)為引起從糖尿病到阿爾茨海默氏癥的各種其他疾病。
      

      一般原則
      

      盡管Fischer和他在哥廷根的同事通過使用剪接體的構(gòu)建模塊作為模型系統(tǒng)闡明了核糖體在組裝大分子中的作用，但研究人員確信這不是一個(gè)孤立的案例。“我們有充分的理由相信這是一般原則”，Chari說。畢竟，其他大分子也需要在相同的擁擠環(huán)境下合成，同時(shí)保持最高的安全標(biāo)準(zhǔn)。
      
			

			
        
      
			
      
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