Nature：揭示真核生物线粒体核糖体小亚基组装机制

作为细胞内生产蛋白的微小工厂，核糖体（ribosome）无处不在，在整个生命树上看起来基本相同。那些维持细菌运转的核糖体在结构上与我们人类细胞中产生蛋白的核糖体没有什么不同。

但是，即使是两种具有相似核糖体的有机体，也可能在它们的线粒体核糖体（mitoribosome）的RNA和蛋白组分上显示出明显的结构差异。作为线粒体中的专用核糖体，线粒体核糖体帮助线粒体生产制造ATP的蛋白，ATP是细胞的能量货币。

在一项新的研究中，美国洛克菲勒大学的Sebastian Klinge及其研究团队想知道线粒体核糖体是如何进化的，它们是如何在细胞内组装的，以及为什么它们的结构在不同物种之间如此不统一。为了回答这些问题，他们使用低温电镜生成了酵母和人类线粒体核糖体的小亚基在组装过程中的三维快照。他们的研究结果阐明了线粒体核糖体组装的基本原理，并可能对与线粒体核糖体故障有关的罕见疾病产生影响。相关研究结果于2022年12月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Principles of mitoribosomal small subunit assembly in eukaryotes”。

论文共同第一作者、Klinge实验室研究生Nathan Harper说，“三维图片可以告诉我们需要哪些步骤，在这个过程中涉及哪些蛋白，以及如何调节这些庞大而复杂的分子机器的组装。”

论文共同第一作者、Klinge实验室研究生Chloe Burnside补充说，“低温电镜使我们能够从纯化复合物的异质群体中识别和分离出这种组装途径的各个阶段，我们能够看到这些复合物在组装过程中如何随时间变化。”

通过观察这两种不同物种---酵母和人类---中的这一过程，Klinge团队成功地直接观察到线粒体核糖体组装的许多相似之处和差异。一个关键的区别是：不同的蛋白经常参与到其他类似的RNA折叠行为中。Harper解释说，“这可能是因为这些核糖体有一些共同的障碍。你可以把这想象成制造两种不同的自行车---公路自行车和山地自行车。你可能需要为每个人提供额外的零件或工具，但生产中的一些关键阶段将是相似的。”

这些结果为分子复杂性和多样性如何在大分子复合物中产生，以及组装系统如何与这些复合物本身一起进化提供了独特的见解。对线粒体核糖体物的更好理解也可能对一系列与线粒体核糖体功能障碍有关的严重疾病产生影响，比如波瑞特综合征（Perrault syndrome）。

这些作者能够将多种致病突变对应到不同组装因子的结构上，这样就能观察到这些突变如何影响线粒体核糖体组装过程。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Nathan Harper et al. Principles of mitoribosomal small subunit assembly in eukaryotes. Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05621-0.

2. How a cell's mitochondria make their own protein factories
https://phys.org/news/2022-12-cell-mitochondria-protein-factories.html