兩篇Nature破解重要的分子結構

　　蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的研究人員，在原子水平上解析了線粒體核糖體大亞基的結構。這項研究為人們展示了這種核糖體的分子構架，有助于更好的理解抗生素的作用模式。

　　ETH Zurich 教授Nenad Ban和Ruedi Aebersold領導團隊，對高度復雜的線粒體核糖體進行了研究。世界上的所有生命都擁有核糖體，不過真核生物（包括真菌、植物、動物和人類）的核糖體比細菌核糖體復雜得多。真核生物的核糖體有兩種類型，即細胞質核糖體和線粒體核糖體。其中，線粒體核糖體是真核生物所特有的。

　　核糖體是將遺傳密碼翻譯成蛋白質的細胞機器。核糖體由兩個亞基組成，小亞基用tRNA解碼mRNA，大亞基將tRNA帶來的氨基酸連成一串。

　　更高分辨率，更多細節

　　線粒體核糖體很難研究，因為它們含量少而且不好分離。今年年初，ETH研究團隊就曾在Nature雜志上發表過哺乳動物細胞線粒體核糖體大亞基的分子結構，當時的分辨率達到了4.9 ?。然而，這一分辨率還不足以建立可靠的完整原子模型。現在Nenad Ban教授再次發表Nature文章，將這一結構的分辨率降到了3.4 ?。

　　這項研究使用了高分辨率的冷凍電鏡和質譜分析法。由于技術的進步，直到最近人們才有能力獲得分辨率在4 ?以下的生物分子圖像。

　　臨床意義

　　這項研究為人們展示了肽酰轉移酶活性中心（PTC）的分子細節，氨基酸就是在那里連接起來的。PTC合成的蛋白最終會穿過一個通道，離開核糖體的大亞基。

　　這個通道是特定抗生素的作用目標，抗生素駐留在通道中，阻止合成的蛋白走出通道。然而，抗生素應該只抑制細菌的蛋白質合成。“臨床上使用的抗生素，不能攻擊人類核糖體，”文章的第一作者Basil Greber說。

　　問題是線粒體核糖體與細菌核糖體很相似，很容易受到特定抗生素的干擾，進而導致嚴重的副作用。了解線粒體核糖體的原子結構，可以幫助人們設計更有針對性的抗生素。

　　意外發現

　　ETH的研究人還意外地發現，線粒體核糖體以兩種完全不同的途徑使用tRNA。一方面，tRNA為PTC中的多肽合成挑選正確的氨基酸；另一方面，有個tRNA是核糖體結構中的固定部分，這一點與其他核糖體截然不同。

　　ETH團隊現在面臨的主要問題是，確定線粒體核糖體的小亞基結構。小亞基比大亞基更為靈活，因此這一工作是個更大的挑戰。