核糖体的结构与功能研究-生物化学与生物物理进展.PDF

生物化学与生物物理进展 Progress in Biochemistry and Biop hys ics 2009, 36(10): 1239~ 1243 核糖体的结构与功能研究 — ——2009 年诺贝尔化学奖简介 永林* ( 中国科学院生物物理研究所，北京 100 101) 摘要 一系列 分辨率的核糖体及其30 S、50 S 亚基的晶体结构揭示了这个极其复杂的蛋白质翻译机器的重要作用机理，对 在分子水平上了解生命机体产生和形成的一个基本环节(蛋白质合成)具有重大意义，同时为新型抗生素的设计与研发开辟了 新方向新途径，对人类健康与生命保障具有重要作用 关键词 核糖体，结晶，结构，功能 学科分类号 Q71 DOI: 10.3724/SP.J.1206.2009.00607 2009 10 月7 日，瑞典皇家科学院宣布将今 Steitz 和Ramakrishnan 各自领导研究组独立地解析 年的诺贝尔化学奖授予英国剑桥大学MRC 分子生 了核糖体30 S 和50 S 亚基的精细结构，阐释了其 物学实验室科学家文卡特拉曼·拉马克里希南 作为蛋白质翻译机器的工作机理，发现核糖体作为 (Venkatraman Ramakrishnan) ，美国耶鲁大学科学 核糖酶的新功能 这些研究成果不仅对在分子水平 家托马斯·施泰茨(Thomas A. Steitz) 和以色列魏茨 了解生命机体产生与形成过程中一个基本环节的分 曼科学研究所科学家阿达·约纳特(Ada E. Yonath) ， 子机理具有重大意义，而且为设计和研发新型抗生 以表彰他们在核糖体结构和功能的研究方面所做的 素提供了新方向新途径，对人类的健康与生命保障 贡献 这三位科学家都是用X 射线晶体学技术测 具有重要价值 定核糖体的 分辨率分子结构并研究其结构- 功能 核糖体是细胞中最复杂的分子机器之一 原核 关系而获此殊荣，并平分奖金 生物的核糖体的分子质量约为2.6 Mu，而真核生 核糖体是细胞内最重要的细胞器之一 在生物 物核糖体的分子质量可 达4.5 Mu 原核生物的 体将DNA 所包含的基因信息翻译为蛋白质的过程 核糖体的沉降系数为70 S，它们含有两个亚基，其 ， ， 中 RNA 聚合酶 以DNA 为模板合成mRNA( 这 沉降系数分别为50 S 和30 S 其中 30 S 亚基的 一过程称为转录) ，而核糖体在mRNA 的指导下合 功能主要是介导mRNA 的密码子与tRNA 的反密 成相应的蛋白质(这一过程称为翻译) 在翻译过程 码子之间的作用以确保翻译过程的 保真度，而 中，核糖体需要解读mRNA 的密码子，招募相应 50 S 亚基的功能包括蛋白质合成的起始、肽链的延 的氨酰tRNA ，并催化肽链的生成 2006 年，美国 长与终止 30 S 亚基包含约20 个蛋白质分子和一 斯坦福大学科学家科恩伯格因为对RNA 聚合酶 个1 600 碱基的rRNA ；50 S 亚基包含约33 个蛋白 的晶体结构和功能的研究做出重要贡献而荣获诺贝 质分子和2 个rRNA 分子，分别为2 900 和 120 碱 尔化学奖，而今 诺贝尔化学奖颁发给三位研究核 基 核糖体的化学性质很不稳定，即使在细胞内正 糖体的结构生物学家，彰显了人们对这一领域的 常生理条件下也会很快降解 所以人们一直认为它 重视 们不可能被纯化、结晶 Yonath 首 开展对核糖体的晶体学研究，是 1 核糖体结构研究的历史 从20