加州拉霍拉——斯克里普斯研究公司和斯坦福大学的科学家团队已经实时记录了核糖体组装过程中的关键步骤。核糖体是复杂的、进化上古老的“分子机器”形式，在细胞中产生蛋白质，对整个生命至关重要。
《细胞》杂志报道的这一成果以前所未有的细节揭示了RNA链是细胞分子的主要成分之一，这些分子天生就具有粘附性，很容易错误折叠，以及核糖体蛋白是如何“陪伴”它们正确折叠并形成核糖体的。
这一发现推翻了长期以来的观点，即核糖体是在严格控制的逐步过程中组装的。
斯克里普斯研究部综合结构和计算生物学系教授詹姆斯r威廉姆森博士说：“与该领域的主流理论相比，我们揭示了一个更加混乱的过程。”“这不是一条顺畅的底特律装配线，更像是华尔街的交易大厅。”
为了这项研究，威廉姆森的实验室与斯坦福大学教授约瑟夫普利西的实验室合作。这项工作虽然是基础细胞生物学的重要成果，但应该能在医学上取得重要进展。例如，一些抗生素目前通过抑制细菌核糖体发挥作用。这项新的研究为设计具有更高特异性的靶向细菌核糖体的未来抗生素(从而减少副作用)开辟了可能性。
更广泛地说，这项研究为生物学家提供了一种强大的研究RNA分子的新方法，在任何给定的时间，典型细胞中都有数十万个RNA分子在活跃。
“这表明，我们现在可以详细检查RNA在合成过程中是如何折叠的，蛋白质是如何在上面组装的，”第一作者奥利维尔杜斯博士说，他是斯克里普斯研究所综合结构和计算生物学系的博士后研究员。“这在生物学中一直是一件非常困难的事情，因为它涉及到几个不同的生物过程，这些过程是相互依赖的，必须同时被发现。”
该团队使用了一种被称为“零模式波导单分子荧光显微镜”的先进成像技术。近年来，他们利用这项技术实时跟踪RNA和蛋白质。它由核糖体RNA和蛋白质组成，反映了一种分子伙伴关系，一般认为可以追溯到地球生命的黎明。
在去年发表的一项原理验证研究中，研究人员使用他们的方法记录了大肠杆菌核糖体提取的早期、短暂和相对高水平的阶段。这包括核糖体核糖核酸从其相应基因的转录或复制，以及核糖核酸链和核糖体蛋白质之间的初始相互作用。
在这项新的研究中，研究团队扩展了这种方法，不仅跟踪核糖体核糖核酸的转录，还实时跟踪其折叠。这项工作详细介绍了大肠杆菌核糖体组装的复杂而神秘的部分，即在八个蛋白质伴侣的帮助下，大肠杆菌核糖体的整个主要成分或结构域得以形成。最终融入结构中。
一个关键的发现是，核糖体蛋白质伴侣通过与RNA链的多次临时相互作用来指导RNA链的折叠，就在它们嵌套在折叠的RNA-蛋白质分子的最终位置之前。根据研究人员的发现，这些发现还暗示了未知的RNA组装因子的存在，很可能是蛋白质，它们不存在于实验室培养皿成像实验中，而是存在于细胞中，从而提高了RNA折叠的效率。
“我们的研究表明，在核糖体RNA折叠中，或许更一般地说，在细胞RNA折叠中，许多蛋白质也可以通过弱的、短暂的和半特异性的相互作用来帮助折叠RNA，”剂量说。
该团队现在将能够进一步扩展这项研究，不仅研究涉及多个核糖核酸链和几十种蛋白质的剩余核糖体组装，还研究细胞中许多其他类型的核糖核酸折叠和核糖核酸蛋白质相互作用。
原则上，这项研究将提供关于核糖核酸如何错误折叠以及如何纠正这种事件的见解。科学家认为，许多疾病涉及或可能涉及细胞中核糖核酸的不正确折叠和相关处理。
核糖体的现有治疗方法也可能得到改进。目前的一些抗生素，包括被称为氨基糖苷类的抗生素，通过与细菌核糖体上不存在于人类核糖体上的位点结合而发挥作用。这些药物可能会有副作用，因为它们也会破坏好细菌的核糖体，比如肠道中的核糖体。
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