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Cell:可视化观察核仁中的核糖体大亚基组装过程体可视化万博manb

2018-02-06 16:39 出处:万博娱乐平台 人气:   评论(0

  核糖体是负责细胞中蛋白合成的细胞器。如今,在一项新的研究中,来自慕尼黑大学(LMU)等研究机构的研究人员分析了核糖体组装中的早期步骤,并且可视化观察它们的RNA组分如何正确折叠并找到它们在这种生长结构中的。相关研究结果发表在2017年12月14日的Cell期刊上,论文标题为“Visualizing the Assembly Pathway of Nucleolar Pre-60S Ribosomes”。

  在活跃生长的细胞中,大量的蛋白必须以不同的数量加以合成。为了满足这些需求,作为细胞的蛋白工厂,由蛋白和几种RNA组成的核糖体必须大量地产生它们自己。一个生长中的酵母细胞每小时产生10万个核糖体,每个核糖体包括80个核糖体蛋白和4个核糖体RNA(rRNA),这些核糖体蛋白和rRNA分布在每个核糖体的两个不同的功能上相互作用的亚基(即大亚基和小亚基)之间。此外,核糖体组装需要约200种其他蛋白的介入,这些蛋白作为生物发生因子(biogenesis ctor)发生作用,但不是核糖体最终结构的一部分。这些生物发生因子协调核糖体组装并指导这些rRNA按序折叠,这就为核糖体蛋白插入提供了合适的结合位点。

  在这项新的研究中,由慕尼黑大学Roland Beckmann教授领导的一个研究团队与海德堡大学Ed Hurt教授领导的一个研究团队开展合作,首次确定了酵母细胞中的核糖体大亚基组装的早期步骤的三维细节。

  核糖体组装开始于细胞核中的一个被称作核仁的特定区域,在那里,三种rRNA以较大的前体的形式进行。每种rRNA前体经酶处理后产生在最终的核糖体中发现的成熟片段。在酵母中,核糖体大亚基组装过程体可视化两种被命名为25S和5.8S的rRNA会被整合到核糖体的大亚基中。仍然未完全成熟的核糖体通过核膜中的孔输出到细胞质中。核糖体组装过程的随后步骤都发生在细胞质中。论文第一作者、慕尼黑大学的Lukas Kater说,“这个多步骤过程反映了整个组装过程的极其复杂性。”

  为了阐明25S rRNA是如何折叠的,Beckmann团队从核仁中纯化出5种核糖核蛋白复合物,并通过低温电镜技术确定了它们的结构。这些复合物中的每一种都与不同组的生物发生因子相互作用,并且代表着这种组装过程的不同阶段。Kater说,“这种方法允许我们鉴定出几种早期生物发生因子的功能,并确定参与核仁中的核糖体大亚基组装早期阶段的RNA折叠和蛋白结合步骤的顺序。”

  结果,25S前体rRNA实际上从两端开始折叠,而不像依次排列折叠结构域的线性。结构域I和II首先折叠,随后是位于这种的另一端的结构域VI进行折叠。然后结构域III、IV和V依次折叠。Beckmann解释道,“这使得一种‘外骨架(exoskeleton)’能够产生,这种外骨架随后将成为催化中心(在那里,Cell:可视化观察核仁中的每个蛋白的氨基酸亚单位以正确的顺序连接在一起)和出口通道。通过这种出口通道,生长的蛋白链从核糖体中出现。”

  如今,Beckmann和他的同事们计划在核糖体组装过程中进一步研究中间物,以便获得核仁中发生的核糖体构建阶段的更加详细的情形。

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