结构生物学直到最后一次切割

核糖体是细胞的蛋白质工厂。来自慕尼黑Ludwig-Maximilians-Universitaet(LMU)的研究人员现已在结构上描述了人类小核糖体亚基组装的后期阶段，对其成熟原理进行了详细的分析。

蛋白质提供所有细胞的关键结构元素，并介导细胞存活所需的执行功能。在大多数细胞类型中，必须不断地产生特定的蛋白质组并且具有大量不同的量。为了完成这项重要任务，细胞必须确保它具有足够的蛋白质合成所需的复合物 - 核糖体。真核(即有核)细胞可以产生大量的核糖体，尽管每个细胞由约80种蛋白质和4种核糖体RNA(rRNA)组成。此外，大约200种其他被称为生物发生因子的蛋白质对于确保组装过程顺利进行以及功能性核糖体的所有组分都是必需的。在复杂的建筑中找到合适的位置。由Roland Beckmann教授领导的LMU基因中心的研究人员现在已经以高分辨率确定了在人类细胞核糖体形成的后期形成的几种组装中间体的三维结构。他们的数据详细揭示了核糖体RNA如何逐渐折叠以提供同源核糖体蛋白的必要结合位点。该研究结果发表在最新一期的自然杂志上。

核糖体由两个小亚基组成，它们分开组装并仅在需要时相互作用形成单个功能单元。两个亚基的产生始于细胞核中rRNA的合成位点。rRNA被转录为较大的前体，其在组装过程中充当支架并且在核糖体成熟期间被切割和修剪。在组装的初始步骤后，未成熟的亚基从细胞核转运到细胞质中。在真核生物中，成熟的小亚基含有一个rRNA和约30种蛋白质，而大亚基由三种rRNA和约50种蛋白质组成。“我们所知道的关于真核生物核糖体组装的所有知识都来源于对面包酵母等简单生物的研究，”Michael Ameismeier博士说。Beckmann小组的学生，以及新论文的第一作者Jingdong Cheng。“我们使用低温电子显微镜来确定从中分离的小核糖体亚基的中间形式的结构人体细胞。“

现在已经发现的结构为高度复杂的过程提供了见解。“事实上，我们不仅可以描述一种前体，而且可以将五种组装状态的结构可视化。然后我们能够按照时间顺序对这些结构进行排序，并分析它们之间的差异，”Ameismeier解释说。序列中最早的结构仍然来自细胞核。在将第一前体输出到细胞质后，连续形成其他四种。

前体的连续性揭示了小核糖体亚基的成熟在几个确定的步骤中进行。“装配序列由生物发生因子控制，如RRP12和PNO1。”当NOB1(一种内切核糖核酸酶)切割特定位点的rRNA时，整个操作就完成了。然后，成熟的小亚基可与大亚基结合，与信使RNA结合，提供蛋白质合成的蓝图。