細胞核糖體竟然也有專業性(圖)

2017-06-23 | 來源: 孫學軍博客 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

　　眾所周知，工廠和工廠不同，生產電腦的工廠生產不了汽車，也不生產玩具。但許多科學家認為，細胞內蛋白質制造工廠核糖體沒有功能區別，每個核糖體都可以根據需要制造出任何蛋白質。最新研究表明，核糖體也和工廠一樣具有專業性，不同的蛋白質需要不同類型的核糖體生產。這樣的特點讓細胞具有新的精確控制特定蛋白質合成的方式。當然也可以提供一些特殊疾病的發病原因，這些疾病可能是因為特定的核糖體缺陷引起。

　　生物學家對核糖體是否存在特定類型一直有爭議，甚至對這一新的研究還有懷疑。但是有不少學者對這一研究結果比較信服，因為這一新研究采用了復雜的分析技術。馬裡蘭大學生物學家Jonathan Dinman認為，這是對分子生物學核心角色核糖體重新認識的真正重要一步。

　　細胞核糖體由RNA和80種不同類型蛋白質組成，一個哺乳動物細胞擁有1000萬個左右核糖體，大約需要消耗60%的能量來制造它們（細胞能量代謝最主要的任務竟然是生產核糖體？）。雖然核糖體非常昂貴，但是它們對傳遞遺傳密碼非常關鍵，能將攜帶遺傳密碼的mRNA翻譯成細胞需要的蛋白質。Dinman說，生命進化就是圍繞核糖體展開的。

　　傳統看法是核糖體沒有特異性，或對mRNA類型沒有選擇性，可以合成任何不同的蛋白質。但是最近幾十年，一些科學家的報道並不支持這種觀點。例如，2011年斯坦福大學分子和發育生物學家Maria Barna等就發現，小鼠一種有小尾巴核糖體蛋白會表現出解剖結構缺陷，這種缺陷模式說這種核糖體蛋白質缺陷會影響胚胎發育過程中發揮重要作用的蛋白質合成，提示某些核糖體負責專門的蛋白質合成。

　　但是確定這一推測是非常困難的。加州大學伯克利分校結構生物學家Jamie Cate說，這個領域取得進展非常困難。測量天然核糖體蛋白質水平太難了。

　　最新發表在《分子細胞》的研究中，Barna等確定了大量不同類型的核糖體蛋白，采用了一種選擇反應探測技術，這種技術主要是利用質譜進行分析。對小鼠胚胎幹細胞的15種核糖體蛋白進行分析發現，其中9個蛋白質在所有核糖體內都存在，但是在30-40%的核糖體內缺乏另外4種蛋白質，提示這些核糖體有不同功能。科學家用另外一種質譜分析技術測定了76種核糖體蛋白質，發現其中7種蛋白質存在核糖體差異。Barna等隨後對這些核糖體的功能進行分析，采用核糖體剖析方法對這些核糖體的翻譯產物進行分析。特定功能的核糖體往往集中在一起執行特定的任務。例如，一種核糖體負責制造控制細胞生長的蛋白質，也有的核糖體能制造利用維生素B12的所有蛋白質類型。每個核糖體能專門負責翻譯特定功能類型的蛋白質，這一發現讓他們大吃一驚。Barna說，他們所有人都沒有想到會有這樣的結果。意外的結果才是好結果，這意思科學家都知道。

　　

　　核糖體具有專業化能解釋一些罕見病核糖體病的表現，核糖體病患者的細胞的核糖體存在缺陷。先天性純紅細胞再生障礙性貧血又稱Diamond-Blckfan綜合征，這種患者的骨髓制造的紅細胞功能存在缺陷，但是患者也經常存在出生缺陷，如小頭、畸形或拇指缺失。這些看似無關的異常可能有一個原因。這些研究人員建議，如果產生這些身體不同部位的細胞在胚胎發育期間攜帶相同的專業核糖體，那麼出現這些奇怪的表現也就十分自然。