核糖体组装——人类特异的修整步骤

来源: 生物通 / 作者: 伍松 / 时间: 2020-11-24
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核糖体合成细胞中所有的蛋白质。在每一个细胞中,数十万个核糖体以每秒几氨基酸的速度延伸每个生长链。因此,毫不奇怪,这些至关重要的蛋白质工厂的建设本身就是一个高度复杂的操作,其中有 200 多个组装因子瞬时参与其中。成熟核糖体由大约 80 种蛋白质和 4 种核糖体 RNA 组成。但是这些成分是如何以正确的顺序组装成功能性核糖体的,目前还不完全清楚。

此外,我们对这一过程的大部分知识来自于对细菌和酵母等模型生物进行的研究,不一定适用于高等生物的细胞。由 Roland Beckmann 教授(慕尼黑 LMU 基因中心)领导的研究人员现在发现了人类细胞中核糖体成熟的关键步骤的新细节。

活性核糖体由两个单独组装的粒子组成,它们大小不同,只有在两个粒子中较小的一个(在人类细胞中,称为 “40S 亚基”)上发生蛋白质合成的第一步后,它们才会相互作用。Beckmann 的研究小组使用低温电子显微镜来确定从人类细胞中分离出的 40S 亚单位的几种前体的结构,并跟踪其成熟过程。该报告关注的是小亚基组装的最后步骤。

在这个过程的后期,与小颗粒相关的核糖体 RNA 的一端从未成熟亚单位的身体中突出。18S 亚单位成熟的最后一步是去除这个现在多余的部分。为了确保这种反应不会过早发生,负责的 NOB1 酶,直到需要它之前都保持在不活跃的状态。这项新的研究表明,NOB1 的激活是由构象变化引起的,这种变化会导致结合伴侣从酶中分离出来。这反过来又触发了 NOB1 自身的结构重排,使酶能够剪断突出的 rRNA 片段。“NOB1 的激活是由另一种酶协调的,”Ameismeier 解释道。“再加上我们发现的一种蛋白质(在酵母中没有发现),后者像楔子一样插入成熟的 40S 亚基,这有助于 NOB1 的决定性构象变化。”

作者还指出,酵母中还没有发现的另一种蛋白质在 40S 亚基的成熟过程中起着神秘的作用,”Beckmann 说。“这证明了将人类系统与其他实验模型分开考虑的重要性。”

使用进化上更简单的酵母系统就足以对该过程有一个基本的了解。但是某些病理综合征与人类核糖体发生的错误有关,这为研究人类细胞系统中的核糖体组装提供了一个明显的理论基础。

原文检索:Structural basis for the final steps of human 40S ribosome maturation

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