生物物理所解析90S核糖體組裝前體的冷凍電鏡結構

2020-11-27 中國科學院

　　核糖體是由RNA和大量蛋白質構成的大型分子機器，負責地球上所有生物的蛋白質合成。在真核生物中，核糖體組裝是個非常複雜的過程。核糖體在成熟過程中需要和大量的組裝因子暫時結合，形成了一系列核糖體前體複合物。小亞基核糖體在組裝過程中形成兩個主要的中間體：早期的90S和晚期的pre-40S前體。90S前體是個巨大的複合物，除了含有核糖體RNA和蛋白質組分，還含有約50個非核糖體蛋白質和U3 snoRNA，分子量高達5百萬道爾頓。

　　中國科學院生物物理研究所葉克窮實驗室利用冷凍電鏡和單顆粒重構技術獲得了出芽酵母90S核糖體前體的3個電子密度圖，其中最好的密度圖的整體解析度達到4.5埃。研究人員利用已知的晶體結構、從頭建模和化學交聯質譜數據構建了接近完整的90S結構模型。

　　90S的結構顯示新生核糖體小亞基摺疊形成多個分離的亞結構，並和大量組裝因子結合。核糖體前體RNA的5'間隔區域、U3 snoRNA和大量組裝因子形成巨大的基座，支撐新生核糖體的結構。結構還揭示了U3 snoRNA和核糖體前體RNA結合的新穎方式。該結構對理解核糖體小亞基的早期組裝原理和組裝因子的功能具有裡程碑的意義。

　　報導該工作的論文Molecular architecture of the 90S small subunit pre-ribosome 於2月28日在eLife 雜誌在線發表。

　　葉克窮是該論文的通信作者，孫奇、朱星、奇佳和安衛東是共同第一作者。合作者董夢秋和譚丹以及葉克窮課題組多位研究人員對該研究也有重要的貢獻。中科院生物成像中心為該研究提供關鍵的冷凍電鏡研究設備和技術支持。該研究得到了國家自然科學基金委、中科院戰略性先導科技專項（B類）、科技部和北京市政府的資助。

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圖示：90S核糖體前體的冷凍電鏡結構

　　核糖體是由RNA和大量蛋白質構成的大型分子機器，負責地球上所有生物的蛋白質合成。在真核生物中，核糖體組裝是個非常複雜的過程。核糖體在成熟過程中需要和大量的組裝因子暫時結合，形成了一系列核糖體前體複合物。小亞基核糖體在組裝過程中形成兩個主要的中間體：早期的90S和晚期的pre-40S前體。90S前體是個巨大的複合物，除了含有核糖體RNA和蛋白質組分，還含有約50個非核糖體蛋白質和U3 snoRNA，分子量高達5百萬道爾頓。
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