Nature:核糖體與SRP及其受體組成特殊複合體的冷凍電子顯微鏡結構

2020-11-27 生物谷

近日法國歐洲分子生物學實驗室（EMBL）的科學家首次確定了在新合成蛋白質轉運過程中發揮重要作用的一個「核糖體-蛋白質」複合物的結構。研究結果發表在近期的 Nature Structural and Molecular Biology 雜誌上。

就如同溺愛子女的父母總是會在第一天親自護送孩子上學一樣，細胞內的新合成蛋白往往也需要一些推動作用才能轉運到細胞外。近日法國歐洲分子生物學實驗室的科學家們對這一「交接」過程進行了成像分析，並確定了參與攜帶新合成蛋白質轉運出細胞的一個重要的核糖體-蛋白質複合物的結構。新研究發現將推動科學家們更深入地了解某些由於錯誤的蛋白質定位導致其在細胞內有害積聚所致疾病例如囊性纖維病和帕金森氏病的發病機制。

在大多數生物體中細胞內合成的泌蛋白和膜蛋白通常需要藉助特異的轉運機制到達細胞內外特定的區域才能發揮其重要的功能。分泌蛋白是那些最終要離開細胞的蛋白，例如抗體。膜蛋白是插入到細胞膜的蛋白，例如信號受體。在蛋白定位及轉運過程中有一個特殊的分子複合物起著極其重要的作用。它是由活躍的核糖體（細胞內的蛋白合成機器）與信號識別顆粒（SRP）以及其相應的受體組成的特殊複合體。在新研究中歐洲分子生物實驗室的科學家們第一次針對這一特殊的分子複合體進行了結構成像分析。「SRP受體在蛋白質的合成和釋放中起著重要作用，」研究的負責人Christiane Schaffitzel說：「在新研究中我們第一次在分子水平上觀察到蛋白質釋放的過程及機制。」

在新研究中Schaffitzel小組的研究人員對蛋白質合成、定位及轉運的整個過程進行了結構成像分析。在研究伊始研究人員就面對著一個重大的挑戰：由於化學不穩定性，SRP與其受體的結合時間通常非常短暫。為了克服這一困難研究人員利用遺傳工程技術對SRP受體進行了改造，確保其能夠更穩定地與SRP結合，然後再導入核糖體，進而研究人員利用冷凍電子顯微鏡（cryo-EM）對生成的複合物進行觀察。

利用冷凍電子顯微鏡的高性能研究人員首先獲得了生理條件下的複合物結構圖形，進而結合高分辨的X射線晶體學試驗和生物化學研究研究人員進一步追蹤了蛋白質的尋靶過程。（生物谷Bioon.com）

生物谷推薦原文出處：

Nature Structural & Molecular Biology   doi:10.1038/nsmb.1952

Cryo-EM structure of the E. coli translating ribosome in complex with SRP and its receptor

Leandro F Estrozi,Daniel Boehringer,Shu-ou Shan,Nenad Ban& Christiane Schaffitzel

We report the 'early' conformation of the Escherichia coli signal recognition particle (SRP) and its receptor FtsY bound to the translating ribosome, as determined by cryo-EM. FtsY binds to the tetraloop of the SRP RNA, whereas the NG domains of the SRP protein and FtsY interact weakly in this conformation. Our results suggest that optimal positioning of the SRP RNA tetraloop and the Ffh NG domain leads to FtsY recruitment.

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