Cell再现核糖体作用机制

来自英国剑桥大学分子生物学实验室（MRC Laboratory of Molecular Biology）的研究人员再现了哺乳动物核糖体-Sec61复合物的高分辨率结构，从中揭示了这一重要复合物的功能作用机制。

生物通报道：来自英国剑桥大学分子生物学实验室（MRC Laboratory of Molecular Biology）的研究人员发表了题为“Structure of the Mammalian Ribosome-Sec61 Complex to 3.4 Å Resolution”的文章，再现了哺乳动物核糖体-Sec61复合物的高分辨率结构，从中揭示了这一重要复合物的功能作用机制等。

这一研究成果公布在Cell杂志在线版上，领导这一研究的是剑桥大学医学研究委员会（Medical Research Council/MRC）分子生物学实验室（LMB）研究员Ramanujan Hegde，他致力于研究蛋白质在细胞内合成后转运到正确的位置而发挥其生物学功能的信号通路，其实验室还关注被正确运输的膜蛋白折叠并特异性插入到脂质双层膜中的分子机制等。

由基因编码的蛋白质是执行特定功能的大分子，也是机体功能的实现者。许多蛋白，如激素和生长因子是通过细胞分泌并移动到血液系统中的，这些蛋白由核糖体加工，后者能与一种称为 Sec61/SecY 的通道家族相互作用( Sec61/SecY 为穿膜提供了路径)。

研究表明，协同翻译蛋白易位（Cotranslational protein translocation）是分泌过程和膜蛋白生物合成过程中一种常见现象，翻译核糖体中的新合成多肽通过核糖体结合Sec61通道，或者横穿过或者插入到细胞膜中。这些新生的蛋白在制造出来后就被插入到通道中，通道也会帮助新生蛋白进入细胞膜，它们可以作为药物的受体，并且形成离子通道，用于视觉和传送神经细胞信号。

在这篇文章中，研究人员报道了一种哺乳动物核糖体-Sec61复合物在闲置状态，和翻译状态中的结构，分辨率分别为3.4和3.9 Å。从中研究人员获得了大量的数据，由此构建了哺乳动物核糖体几近完整的原子模型。

结构研究揭示了核糖体-Sec61复合物的A/P和P/E混合状态tRNAs，并分析了一个新合成多肽在这一通道中的状态。这项研究显示了核糖体-Sec61复合物前所未有的化学细节，详细解析了核糖体-Sec61相互作用，以及Sec61在核糖体结合的构象状态。

此外，对比闲置状态，和翻译状态中复合物的结构，研究人员也发现了Sec61通道为了方便一种分泌多肽的易位，发生了什么构象变化。

这项研究报道的哺乳动物核糖体-Sec61复合物高分辨率结构，将为未来的功能和结构的研究提供重要参考。（生物通：张迪）

原文摘要：

Structure of the Mammalian Ribosome-Sec61 Complex to 3.4 Å Resolution

Cotranslational protein translocation is a universally conserved process for secretory and membrane protein biosynthesis. Nascent polypeptides emerging from a translating ribosome are either transported across or inserted into the membrane via the ribosome-bound Sec61 channel. Here, we report structures of a mammalian ribosome-Sec61 complex in both idle and translating states, determined to 3.4 and 3.9 Å resolution. The data sets permit building of a near-complete atomic model of the mammalian ribosome, visualization of A/P and P/E hybrid-state tRNAs, and analysis of a nascent polypeptide in the exit tunnel. Unprecedented chemical detail is observed for both the ribosome-Sec61 interaction and the conformational state of Sec61 upon ribosome binding. Comparison of the maps from idle and translating complexes suggests how conformational changes to the Sec61 channel could facilitate translocation of a secreted polypeptide. The high-resolution structure of the mammalian ribosome-Sec61 complex provides a valuable reference for future functional and structural studies.