Nature:揭示细菌拯救分子SmrB在去除核糖体中的碰撞机制

来源：原网站2022-03-13 07:27

对酵母的早期研究表明，核糖体遇到问题时会停滞不前。就像一辆突然停下的汽车，停滞的核糖体可能会被后面的核糖体追尾。格林的实验室此前已经发现了一种对这些碰撞做出反应的酵母分子。就像生命的小爪子一样，这种分子切断停滞的核糖体。这是拯救工作的第一步，最终让细胞拯救并重新利用这些珍贵的制造蛋白质的机器。

2022年3月13日/Bion/——雷切尔格林(Rachel Green)面前的屏幕上出现了一个多截面的三维结构，显示了科学家从未见过的细胞内核糖体碰撞。这也证实了她的实验室的一个团队已经研究了几个月的假设。

但一开始，格林并不这么认为。“就这样？”她记得当时苦笑着思考。那是2021年初，她正在度假，和她的朋友兼合作者罗兰贝克曼一起在德国慕尼黑大学工作。格林曾经告诉贝克曼，她的实验室有一个项目，探索一个长期存在的生物学之谜。他们试图填补科学家在细胞如何处理蛋白质合成方面的关键空白。因为细胞几乎一切都需要蛋白质，这种反应对细胞的正常功能至关重要。

绿色团队对正在发生的事情有一个很好的想法，但是他们没有快照来证明。贝克曼对此很感兴趣。利用一种叫做低温电子显微镜的技术，他的团队揭示了现场发生的情况。

格林说，“当他们第一次向你展示一个结构时，你真的分辨不出什么，因为一切都是灰色的。贝克曼指着一些小球说：“看，在那里！”"

她的团队猜测，这个“小球”在碰撞事故中充当了第一分子响应者。贝克曼的结构图证实了分子的第一反应者的身份，并提出了关于这种救援行动(一种质量控制方法)如何工作的新信息。Beckmann，Green和她实验室中由Allen Buskirk领导的一组科学家在2022年3月9日的《自然》杂志上描述了这一点，标题是“细菌中核糖体碰撞诱导mRNA切割和核糖体拯救”。这项研究可以为其他更复杂的生物——甚至可能是人类——如何维持蛋白质生产提供线索。

称为核糖体的分子机器实际上是根据线性物质链中编码的指令来行动的。当它们沿着这条线性链行进时，它们合成蛋白质。然而，有时，这种分子机器会失败。

对酵母的早期研究表明，核糖体遇到问题时会停滞不前。就像一辆突然停下的汽车，停滞的核糖体可能会被后面的核糖体追尾。格林实验室之前已经发现了一种对这些碰撞有反应的分子。就像生命的小爪子一样，这种分子切断停滞的核糖体。这是拯救工作的第一步，最终让细胞拯救并重新利用这些珍贵的制造蛋白质的机器。

SmrB是一种通用核糖体拯救因子。图片来自nature，2022，doi :10.1038/s 41586-022-04416-7。

细菌的核糖体也会被卡住，但科学家推测，细菌对核糖体碰撞的反应与酵母相同。加州大学伯克利分校的杰米凯特(Jamie Cate)(没有参与这项新研究)表示，这是因为人们已经知道细菌有自己独特的方式来拯救碰撞的核糖体。

凯特说，没有人确切知道是什么启动了细菌的拯救工作，但他们最初预计它与酵母完全不同。相反，这项新的研究表明，两者都以相同的方式开始这一过程，即招募具有类似刀片的第一反应者。凯特说，“最酷的是这两种分子都能识别出相互碰撞的核糖体。”

在格林的实验室中，巴斯柯克和论文的第一作者斋藤和树将第一反应者确定为一种叫做SmrB的分子，并讨论了它如何执行任务。巴斯柯克说，贝克曼提供的结构“是拼图的最后一块”。

贝克曼的团队首次捕捉到两个核糖体碰撞的图像，然后对它们进行颜色编码，使它们的成分不会消失在灰色的海洋中。在含有核糖体的样品中加入SmrB后，研究小组观察到该分子出现在核糖体碰撞的中心。

生化实验表明，SmrB像它的酵母对应物一样，切断碰撞的核糖体。这些作者发现，不仅这两个分子有共同的任务，而且SmrB和它的酵母对应物是密切相关的同源物。他们无法直接观察到核糖体碰撞时SmrB的对应物是如何与核糖体相互作用的。因此，类似但更简单的SmrB可能会给科学家一个立足点，以了解这一过程在其他生物中是如何工作的。

格林说，“这些救援方式的其他一切都非常不同。我们没有想到，我们会发现一个似乎具有普遍性的方面。”(100yiyao.com 100医疗网)

参考资料：

斋藤和树等人。自然，2022，doi :10.1038/s 41586-022-04416-7。

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