科学家成功制作出了人类细胞的一部分:核糖体的三维模型

摘要:

人体细胞中含有核糖体,这是一种复杂的机器,为身体其他部分制造蛋白质。现在,研究人员更接近于了解核糖体是如何工作的。"我们能直观地看到核糖体的原子细节,这太神奇了。因为它们非常微小--大约20-30纳米"。诺和诺德基金会蛋白质研究中心的伊娃-库默(Eva Kummer)副教授如是说,她是这项发表在《自然-通讯》(Nature Communications)上的新研究的负责人。

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核糖体小知识:

核糖体是人体细胞的一部分,由核糖体RNA和核糖体蛋白组成。

核糖体就像一个工厂,按照基因中固有的一系列指令制造蛋白质。

核糖体漂浮在细胞的细胞质、细胞器(如线粒体)或细菌的原生质中。

伊娃-库默(Eva Kummer)和她的同事姜阮(Giang Nguyen)、克里斯蒂娜-里特(Christina Ritter)利用电子显微镜成功制作出了人体细胞一部分--核糖体--的三维模型,其直径不超过 30 纳米。

更具体地说,他们拍摄了核糖体制造过程的快照。了解核糖体的构造和工作原理非常重要,因为它是人类和所有其他生物体内产生蛋白质的唯一细胞微粒。没有蛋白质,生命将不复存在。蛋白质是构成人体的主要成分。你的心脏、肺部、大脑,基本上整个身体都是由核糖体产生的蛋白质构成的。

伊娃-库默尔说:"从外观上看,人体非常简单,但仔细想想,人体的每一部分都由数百万个分子组成,这些分子极其复杂,而且它们都知道该做什么--这真是令人叹为观止。"

核糖体复杂的组装过程。图片来源:Eva Kummer

在核糖体开始生产蛋白质之前,它们首先需要由 80 多种不同的成分组装而成。伊娃-库默及其同事获得了核糖体组装三个不同阶段的三维模型。

"它是一种复杂的粒子,有许多不同的部分--许多蛋白质和 RNA 成分--必须折叠、组装并移动到正确的位置。这一切并非一蹴而就。核糖体的组装是一个渐进的过程,涉及几个阶段,"她解释说。

伊娃-库默尔认为,在这三个阶段中,描述装配最早时间点的三维模型最为有趣,因为以前没有人能够描述它:"在这一阶段,我们可以知道,例如,一种名为 GTPBP10 的特定蛋白质渴望与一种所谓的 RNA 成分相互作用,这种 RNA 成分会形成一个长螺旋,"她补充说:"事实上,螺旋的底部是核糖体的催化中心,也就是制造蛋白质的地方。因此,正确折叠和放置螺旋非常重要。"

为此,GTPBP10 会抓住螺旋,并将其置于蛋白质合成的正确位置。

这只是这项新研究揭示的核糖体组装众多阶段中的一个阶段--这种洞察力可能会为了解各种疾病的更多知识铺平道路。

"核糖体组装的错误严重削弱了细胞制造蛋白质的能力。例如,蛋白质能将食物中的能量转化为'能量币',供身体运行各种细胞过程。现在,如果线粒体核糖体不工作,我们的身体就无法再产生足够的能量币,从而导致神经退行性疾病和心脏病等疾病。在衰老过程中,这些'能量币'的生产效率也会越来越低。第一步是了解事情是如何运作的。只有这样,我们才能尝试改变它们"。

编译自:ScitechDaily

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