高级成像技术捕获母体基因组的翻译

来自芬兰,瑞典,英国和美国的研究人员之间的国际合作已经捕获了转化从母体遗传性线粒体基因组表达的信使RNA的核糖体。利用低温电子显微镜检查的最新进展,该组发现了一种新型机制,线粒体核糖体用于新制造的蛋白质的合成和递送,以防止过早误用。蛋白质折叠的破坏可导致毁灭性的人类疾病。

有一种熟悉的谚语,“这都是在基因中”。作为现代考古学揭示,编码基因的DNA可以在我们的祖先的残余和任何生物,小而大的内部发现,曾经漫游地球。单独的遗传蓝图不足;生活需要我们基因组的忠实表达和翻译。分子生物学的基础研究在美丽的细节中揭示了这些基本流程运作的机制。其中一个开创性的发现是诺贝尔奖获奖者Françoisjacob.Jacques Monod.谁建立了我们现在所知为细胞基因表达的范例,由此我们基因组中的信息被转录,读取和转化为功能蛋白。从那时起,研究人员年轻人和老年人一直在填补这些令人难以置信的过程的细节,以发现生物学的复杂性。

科学封面Battersby.

先进的成像技术捕捉到母体基因组的翻译。credit: A. amount and D. Nowakowski。

在最近的一项研究中发表了科学的国际合作研究人员,涉及bob体育下注安卓版研究人员博士Brendan Battersby.和博士。Uwe Richter.,通过揭示线粒体基因组转化为蛋白质的特殊机制,建立了这一传统。

在构成我们身体组织和器官的细胞内,线粒体将营养和氧气的分解分解为细胞能量的转换。因此,它被称为细胞的“发电站”。这种功能依赖于母系遗传线粒体基因组的忠实表达。这一过程的中断是许多人类疾病的基础,这些疾病可能在任何年龄发生,受影响的组织和严重程度不同。尽管如此重要,这些过程的分子机制仍然不清楚。然而,低温电子显微镜在生物成像方面的突破现在为研究人员提供了以前所未有的分辨率和细节来研究单个蛋白质功能的工具。

通过与博士结合的力量alexey amunts.在斯德哥尔摩大学和Karolinska Institutet教授安东尼障碍在迈阿密大学米勒医学院,研究小组利用他们的集体技术捕获了将信使RNA (mRNA)翻译成蛋白质的线粒体核糖体。该结构揭示了一种独特的门控机制,以防止新生成的蛋白质过早地错误折叠。蛋白质要在我们的细胞中发挥作用,就需要协调的折叠过程来获得正确的3D形状。蛋白质折叠的中断会对所有生物体产生深远的生物学影响,并导致人类患上毁灭性的疾病。

“通过生化和遗传工具直接查看我们调查了几年的生物过程,绝对是电气的!”赫尔辛基大学和纽卡斯尔大学的共享第一作者和主要调查员说,Uwe Richter说。bob体育下注安卓版

“这项研究突出了自下而上推动的国际合作基础科学的力量和才华,”研究主任Brendan Battersby说,他是通讯作者之一。“在科研资助机构中存在一种令人担忧的趋势,即把研究从顶层引导到大财团追求的目标导向的任务,在此过程中剥夺了作为科学发现基石的个体研究者的研究资金。”最优秀的科学家总是会相互寻找,追随他们的创意,而记录显示,这些创意最终无疑会带来真正的创新。”

“了解这些细胞机制的细节对人类疾病和常用抗生素的副作用都有重要的考虑。线粒体基因表达与细菌有许多重叠,因此许多用于治疗细菌感染的抗生素也会破坏我们的细胞动力系统,这就是这些药物的副作用。解决这些核糖体结构对于未来开发有效和安全的新抗生素是不可或缺的。最后,这强调了基础的自下而上研究的重要性,以及它如何继续推动创新,我们不能失去它,”Battersby博士强调。

原始出版物:

膜系细胞蛋白合成机理。Yuzuru Itoh.*,juniandréll*崔,奥斯汀*,乌维里希特*、Priyanka Maiti、Robert B. Best、Antoni Barrientos,Brendan J. Battersby,alexey amunts。Science. 371:卷:页#371:846-849,DOI10.1126/ Science. abe0763
*贡献等;#corressporting作者

相关网站:
Batterby Lab.
线粒体信号和翻译应力响应