生物技术服务

美国约翰斯·霍普金斯大学的科学家在本周出版的《分子细胞》杂志上发表论文说，他们在实验中发现，基因指导蛋白质合成的初始阶段是由两个“分解动作”组成的。   

    遗传基因主要依靠指导蛋白质合成来表达，这一过程需要核糖核酸（ＲＮＡ)来传递信息，而蛋白质合成的“组装工人”则是核糖体。在新的研究中，科学家通过酵母细胞实验发现，当核糖体识别出基因发出的指令后，首先会改变自己的结构，然后释放出真核蛋白翻译起始因子（ＥＩＦ１)，作为它“准备工作”的信号。  

    早先的研究已经证实，如果没有ＥＩＦ１，核糖体能随时随地读取信使ＲＮＡ的信息，而ＥＩＦ１的过量则与心肌肥大等疾病有关。领导这次研究的约翰斯·霍普金斯大学生物物理教授洛尔施说，ＥＩＦ１与心肌肥大症的关系还有待研究，但他们的实验证明，ＥＩＦ１是核糖体行动的“发令员”，当它与核糖体结合在一起时，核糖体不会开始工作；只有当它被释放出来，蛋白质的合成过程才能启动。  

    在实验中，研究人员借助了荧光共振能量转换效应（ＦＲＥＴ），也就是用不同的荧光染料分别给ＥＩＦ１以及核糖体上与ＥＩＦ１结合的部位做标记。当ＥＩＦ１与核糖体接近时，两种荧光染料会互相作用，发出的光就会改变颜色，研究人员通过测量荧光的变化就能知道两种分子的距离。他们发现，当信使ＲＮＡ靠近核糖体与ＥＩＦ１的结合物时，荧光发生了两次变化。这意味着，首先是核糖体与ＥＩＦ１的结合物发生了结构改变，其次是两者分开。  

    洛尔施表示，核糖体是基因表达的“终点阶段”，研究清楚它工作的时间顺序非常重要，因为某些疾病可以溯源到蛋白质合成的时序紊乱，“在错误的时间合成了错误的蛋白质”。他们的成果可能有助于疾病机理的研究。


    时间就是一切，这似乎对科学来说也一样正确。约翰霍普金斯医学研究所的研究人员已经发现了翻译遗传信息以合成蛋白的第一步。通过一系列实验，研究人员发现当酵母的蛋白加工机器识别基因的指令时，它会首先改变自己的结构然后释放一种叫做elF1的因子——这个步骤是它继续读取装配指令所必须的。

    尽管酵母是人类最原始的亲戚，但是两者的核糖体却非常相似。通常，疾病的发生是因为在错误的时间发生了错误的分子事件。因此，Lorsch研究了核糖体复合体自行装配以及其它在翻译合成蛋白的遗传信息时的往来因子的时间问题。如果核糖体没有在正确的位置执行基因指令，它就会制造出错误蛋白，而这种错误的蛋白能够杀死细胞或导致疾病。

    研究人员已经知道没有elF1，核糖体就能够开始读基因的RNA指令。而且，过量的elF1与心脏肥大有关。尽管elF1在心脏肥大中的作用仍然是个谜，但新的发现揭示出efF1调节核糖体活动的确切机理。研究证明elF1全部在酵母核糖体上时能够阻止核糖体开始翻译。只有当这种复合体释放掉这些分子后才能开始制造蛋白。

    为了弄清elF1到底发生了什么，研究人员将其进行标记并且将核糖体的一个相关部分使用不同的荧光化合物。当两种荧光标记分子彼此很靠近时，这些荧光化合物就会相互起反应，这种反应改变了颜色或它们发生的光的波长。如果这些荧光分子间的距离发生了变化也会改变光的颜色。利用这种荧光共振能量传递（生物通注：FRET，fluorescence resonance energy transfer），研究人员成功地监控了在核糖体复合物装配期间以及RNA加入后，elF1与它的亲戚之间的关系。

    研究人员原本希望看到RNA混合时的光颜色的变化，但事实上他们却看到了光颜色的两次变化。第一次轻微的变化表明elF1和它的亲戚的距离发生了轻微的变化，然后是一次较大的迁移——表明它们之间的距离发生了大的变化。为了证实elF1确实被核糖体复合物释放出来，研究人员对核糖体各个部分的装配速度以及不同环境下将其解散开所需的时间进行了测量。结果证实在发现指令起始点时发生了两步反应：首先核糖体复合体改变结构，接着释放elF1。