Nature：冷冻电子显微镜下的“核糖体蛋白质”复合物结构

近日法国欧洲分子生物学实验室(EMBL)的科学家首次确定了在新合成蛋白质转运过程中发挥重要作用的一个“核糖体-蛋白质”复合物的结构。研究结果发表在近期的 Nature Structural and molecular Biology 杂志上。

就如同溺爱子女的父母总是会在第一天亲自护送孩子上学一样，细胞内的新合成蛋白往往也需要一些推动作用才能转运到细胞外。近日法国欧洲分子生物学实验室的科学家们对这一“交接”过程进行了成像分析，并确定了参与携带新合成蛋白质转运出细胞的一个重要的核糖体-蛋白质复合物的结构。新研究发现将推动科学家们更深入地了解某些由于错误的蛋白质定位导致其在细胞内有害积聚所致疾病例如囊性纤维病和帕金森氏病的发病机制。

在大多数生物体中细胞内合成的泌蛋白和膜蛋白通常需要借助特异的转运机制到达细胞内外特定的区域才能发挥其重要的功能。分泌蛋白是那些最终要离开细胞的蛋白，例如抗体。膜蛋白是插入到细胞膜的蛋白，例如信号受体。在蛋白定位及转运过程中有一个特殊的分子复合物起着极其重要的作用。它是由活跃的核糖体(细胞内的蛋白合成机器)与信号识别颗粒(SRP)以及其相应的受体组成的特殊复合体。在新研究中欧洲分子生物实验室的科学家们第一次针对这一特殊的分子复合体进行了结构成像分析。“SRP受体在蛋白质的合成和释放中起着重要作用，”研究的负责人Christiane Schaffitzel说：“在新研究中我们第一次在分子水平上观察到蛋白质释放的过程及机制。”

在新研究中Schaffitzel小组的研究人员对蛋白质合成、定位及转运的整个过程进行了结构成像分析。在研究伊始研究人员就面对着一个重大的挑战：由于化学不稳定性，SRP与其受体的结合时间通常非常短暂。为了克服这一困难研究人员利用遗传工程技术对SRP受体进行了改造，确保其能够更稳定地与SRP结合，然后再导入核糖体，进而研究人员利用冷冻电子显微镜(cryo-EM)对生成的复合物进行观察。

利用冷冻电子显微镜的高性能研究人员首先获得了生理条件下的复合物结构图形，进而结合高分辨的X射线晶体学试验和生物化学研究研究人员进一步追踪了蛋白质的寻靶过程。