近來自于斯克里普斯研究所的一個(gè)科研小組**次顯示了細(xì)胞的“蛋白質(zhì)工廠”——核糖體的組成圖像。該研究發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新的***以及**核糖體組成錯(cuò)誤相關(guān)的**指明了新方向。此外，新技術(shù)還將有助于科學(xué)家們對(duì)細(xì)胞過程中其他的復(fù)雜機(jī)制展開研究。
在過去的幾十年里生物學(xué)家們都希望能夠鑒別和觀察到形成核糖體的重要分子，然而卻一直未獲得突破性的進(jìn)展。近日來自斯克里斯普研究所的研究人員稱他們?cè)谛碌难芯恐蝎@得了核糖體形成過程中幾個(gè)中間化合物的圖像。研究論文發(fā)表在世界知名的《科學(xué)》(science)雜志上。
“對(duì)于我來說它就像夢(mèng)一樣，”該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人、斯卡格化學(xué)生物學(xué)研究所的成員、斯克里斯普研究所大學(xué)生及研究生教務(wù)長(zhǎng)James Williamson博士說：“在斯克里斯普研究所許多的同事開展了廣泛的合作?！?/p>
在過去由于受到成像技術(shù)的限制，科研人員無法對(duì)形成核糖體和其他細(xì)胞元件的分子展廣泛研究。多年來電子顯微鏡技術(shù)使得科學(xué)家們能夠獲得一些微小分子的圖像，但要求對(duì)微小分子進(jìn)行純化。而在對(duì)分子進(jìn)行純化前，研究人員必須先了解其組成。
“我的實(shí)驗(yàn)室針對(duì)核糖體組裝進(jìn)行了大約15年的研究，”Williamson說：“而早在30年前就有人制定了基本的步驟。然而直到現(xiàn)在也沒有人真正地了解細(xì)胞內(nèi)到底發(fā)生了什么?！?/p>
斯克里斯普研究所的研究人員早先開發(fā)了一種新技術(shù)稱之為單粒子分析技術(shù)。利用這種技術(shù)，科學(xué)家們可以繞開純化步驟，對(duì)未經(jīng)純化的樣品進(jìn)行成像。自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)使得研究人員能夠解密復(fù)雜的數(shù)據(jù)。
論文的**作者、Williamson實(shí)驗(yàn)室的研究助理Andrea Beck從大腸桿菌中獲得了純化的核糖體元件。然后她利用化學(xué)方法分解這些元件獲得組成核糖體的成分。研究人員將這些成分混合在一起，進(jìn)行快速染色，并用電子顯微鏡技術(shù)進(jìn)行成像?！拔覀儗?duì)由各種不同粒子混合組成的的樣品進(jìn)行了研究。”Williamson說。
論文的**作者M(jìn)ulder對(duì)核糖體裝配反應(yīng)中的組成粒子進(jìn)行了收集和分析。使用該研究小組先進(jìn)的算法，研究人員對(duì)來自電子顯微鏡的超過100萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行了處理終獲得了分子圖像。通過生成的圖像科學(xué)家們確定了核糖體生成過程中的化學(xué)組成?！安徽撐覀?nèi)绾翁幚頂?shù)據(jù)，我們都獲得了同樣的結(jié)果。這使我們相信我們獲得的結(jié)果是真實(shí)的，”Williamson說。
在接下來的研究工作中研究人員進(jìn)一步確定了不同時(shí)幀成像的組分。在對(duì)核糖體元件進(jìn)行分解后，科學(xué)家們制備出不同階段的樣品，并將分子進(jìn)行充分混合，了解其在細(xì)胞核糖體形成中的作用機(jī)制。通過一系列成像，研究人員證實(shí)隨著時(shí)間流逝大的復(fù)雜的分子濃度逐漸增高，而小分子逐漸減少。這些結(jié)果與之前獲得的有限的信息相吻合，從而進(jìn)一步證實(shí)了結(jié)果具有可靠性。此外，研究還證實(shí)核糖體形成存在不止一條途徑，證實(shí)了從前的研究中提出的平行組裝現(xiàn)象。
Williamson認(rèn)為他們的新發(fā)現(xiàn)將有助于推動(dòng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)其他核糖體組成必需的分子的研究。此外，Williamson還認(rèn)為新發(fā)現(xiàn)具有醫(yī)療應(yīng)用的潛力。所有的**都包含并依賴于核糖體。鑒定出核糖體組裝必須的分子為開發(fā)殺滅**的***提供了新的靶點(diǎn)。
“如果我們能弄清楚抑制核糖體組裝的機(jī)制，將成為一個(gè)非常重要的**途徑” Williamson說：“研究證實(shí)一些**例如先天性純紅****障礙性貧血又稱Diamond-Blckfan綜合征(Diamond-Blackfan anemia，DBA)就是由于核糖體組成錯(cuò)誤所引起。了解核糖體的組成將有助于修復(fù)此類錯(cuò)誤**或防止**發(fā)生?！?/p>
“此外利用新技術(shù)科學(xué)家們還能夠?qū)﹃P(guān)鍵的細(xì)胞過程中的其他復(fù)合物進(jìn)行相似的成像及分析，”Williamson說。
