核糖体蛋白质的新功能及其与相关疾病的关系

核糖体蛋白质与核糖体RNA共同组成了核糖体,是合成蛋白质的细胞器。除参与蛋白质合成,核糖体蛋白质还具有广泛的核糖体外功能,如独立于核糖体外发挥调控基因转录、mRNA翻译、细胞的增殖、分化和凋亡等等。基于诸多的核糖体外功能,核糖体蛋白质与人类疾病密切相关,例如在先天性贫血、生长发育不全和肿瘤的发生发展过程中均发挥重要作用。本文对近年来核糖体蛋白质的核糖体外新功能及其相关疾病的研究进展作一综述。     

核仁含磷蛋白B_(23)mRNA的部分提纯

用蔗糖梯度离心法对Novikoff肝癌细胞的多聚(A)~+mRNA进行了链长分部。沉降在13S和15S的组分6和组分7富集了B_(23)mRNA,其体外转译产物可特异地被抗蛋白B_(23)的抗体免疫吸附,被吸附的蛋白在SDS-PAGE中迁移到大约37,000道尔顿的区带。另外,用多聚核糖体免疫吸附技术提纯了少量B_(23)mRNA,它在体外转译系统中也指导合成了分子量约为37,000道尔顿的蛋白质。     

核糖体蛋白S26的研究进展

核糖体蛋白(ribosomal proteins,RPs)不仅在细胞内参与合成蛋白质,还具有多种核糖体外功能。核糖体蛋白S26(RPS26)位于核糖体小亚基,其功能障碍与多种疾病密切相关。近年来,有关RPS26的研究主要在参与核糖体装配等核糖体功能方面,以及参与无义介导的mRNA降解机制(nonsense-mediated mRNA decay,NMD)、直接或间接调控重要的抑癌基因p53表达等核糖体外功能方面。多篇报道证实RPS26基因突变可引起戴-布二氏贫血(Diamond-Blackfan anemia,DBA),而RPS26基因与Ⅰ型糖尿病的关系仍有争议。探索RPS26参与NMD机制在DBA发生中的作用有助于深入认识DBA发病机理,同时也可为完善SMaRT(spliceosome-mediated mRNA trans-splicing)技术等基因疗法提供帮助。此外,RPS26在癌症中的作用也值得进一步探索。     

核糖体相关质量控制:细胞如何检测和处理失败的翻译反应（英文）

核糖体产生蛋白质是占细胞快速分裂所需能量近50%的关键过程。这个复杂的过程并不完美,可能受到各种因素的干扰,例如mRNA或核糖体缺陷、饥饿和压力等。如果蛋白质合成在核糖体达到终止密码子之前停止,细胞需要利用质量控制因子网络来释放停滞的核糖体,降解mRNA和部分合成的多肽。在真核生物中,这种监控系统称为核糖体质量控制(RQC)。在本文中,我们将重点讨论从酵母到人类核糖体质量控制的功能、靶向和进化。     

枯草杆菌核糖体蛋白质突变对碱性蛋白酶基因表达的影响

用枯草杆菌体外转录-翻译偶联系统检测13种19株枯草杆菌核糖体蛋白质突变对碱性蛋白酶基因表达的影响,发现10种13株核糖体蛋白质突变能影响碱性蛋白酶基因的表达。其中依赖链霉素突变核糖体几乎不能翻译碱性蛋白酶mRNA。依赖链霉素突变在翻译层次抑制碱性蛋白酶基因的表达,但对中性蛋白酶基因的表达没有影响。在碱性蛋白酶mRNA翻译起始区有一个复合二级结构,用体外突变方法破坏其中一个,翻译效率提高8.2倍。依赖链霉素突变和抗链霉素突变核糖体的高级结构不同,与碱性蛋白酶mRNA 5'端片段的亲合力也有差异。由于碱性蛋白酶mRNA翻译起始区的复合二级结构和低起始强度以及依赖链霉素突变核糖体高级结构的改变,使依赖链霉素突变核糖体不能翻译碱性蛋白酶mRNA。     

RNA在核糖体催化蛋白质合成中的作用

核糖体是所有生命细胞的蛋白质合成工厂.近几年对核糖体晶体结构的研究有了里程碑式的进展.核糖体是一个核酶.用体外筛选技术发现的核酶像核糖体一样也能催化肽键形成.RNA在生命起源中也有着不可替代的作用.近期发现的小RNA在转录调节、染色体复制、mRNA稳定性和翻译,及蛋白质降解和转运过程中都起作用.RNA越来越受到人们的重视,一个崭新的现代“RNA世界”正在出现.虽然核糖体在细胞中起着非常重要的作用,但是其肽基转移反应机制还不很清楚.本文介绍了肽基转移核酶与核糖体催化机理以及RNA在生命与进化中的作用和功能.     

蛋白质体外表达与进化技术

蛋白质体外表达与进化技术包括核糖体展示技术和mRNA展示技术。与蛋白质体内表达系统相比,体外表达技术可产生较大容量的蛋白质文库（约10^12～10^13左右）,同时在回收编码蛋白质的信息时对文库进行了进化,增加了蛋白质文库的多样性,促进了抗体或配体类蛋白质的亲和成熟能力。该文介绍了蛋白质体外表达技术在新蛋白质（如抗体或配体等）表达筛选中的应用。     

核糖体展示研究进展

核糖体展示是一种无细胞系统,可以从文库中筛选蛋白质和多肽。翻译的蛋白质及其mRNA同时结合在核糖体上形成mRNA-核糖体-蛋白质三聚体,通过配体亲和分离得到功能性蛋白及其编码的mRNA,转换成对应的DNA后进行相关蛋白的表达,可用于抗体及蛋白质文库选择、蛋白质体外改造等,而且其可以展示较大的文库而不受细菌转化的限制,可对毒蛋白、蛋白酶敏感和不稳定的蛋白质进行筛选,也可在特定位点进行氨基酸修饰。就核糖体展示技术的研究进展及其在蛋白质进化和筛选方面的应用进行综述。     

细菌核糖体的拯救机制

蛋白质翻译过程中,很多因素可能导致核糖体在mRNA上熄火,这对细胞的危害很大,因为这不仅占用了核糖体、氨基酸和tRNA,而且还可能产生有害的蛋白质.细菌进化出了多种核糖体拯救机制,释放熄火的核糖体,清除异常的mRNA,以规避毒害,如：① tmRNA·SmpB介导的拯救机制,又称为反式翻译介导的拯救机制|② ArfA(YhdL)介导的拯救机制|③ YaeJ(ArfB)介导的拯救机制.这些机制对于细菌的生理和繁殖都非常重要,但却在真核生物进化过程中消失了,使这些机制有可能成为抗菌药物靶点.本文主要就细菌核糖体的拯救机制做一概述,并对这些机制的应用前景进行了展望.     

分子文库展示技术

分子文库展示技术是一系列广泛应用于多肽、蛋白质及药物筛选和研究蛋白质间相互作用的有效的生物学技术。它将组合成的具有一定长度的随机序列寡核苷酸片段(或cDNA)克隆到特定表达载体中,使其表达产物(多肽片段或蛋白质结构域)以融合蛋白的形式展示在活的噬菌体或细胞表面。根据其蛋白质表达是否依赖于宿主表达系统,分为体内表达展示系统和无细胞展示系统(体外表达展示系统)。就其展示的部位不同又可分为噬菌体展示技术、细胞表面展示技术、核糖体展示技术、mRNA展示技术等。现对各种展示技术的基本原理及相关应用做简要综述。     

mRNA疫苗：战胜新型冠状病毒感染的重要突破

2023年诺贝尔生理学或医学奖授予医学家卡塔琳·卡里科（Katalin Karikó）和德鲁·韦斯曼（Drew Weissman）,以表彰他们在核苷碱基修饰方面的发现,这些修饰的发现对于开发针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）的有效mRNA疫苗至关重要。疫苗接种是预防感染性疾病最经济最有效的措施。到目前为止,疫苗已经从灭活疫苗、重组蛋白疫苗进入到了第三代核酸疫苗。两位科学家的研究发现,掺入修饰碱基的体外转录mRNA可以逃避不良的免疫激活,解决了体外转录的mRNA过度引起炎症反应的问题;进一步的研究发现,含假尿苷的mRNA能更有效地进行翻译。同时 德鲁·韦斯曼对于递送系统的研究与发展也做出了重要贡献。新型冠状病毒感染（COVID-19）爆发后,以两位科学家的研究为基础,mRNA疫苗的研发技术体系被完善,在COVID-19疫情期间为人类抗击SARS-CoV-2起到非常重要的作用。本文介绍了疫苗发展的过程、mRNA疫苗中重要的核苷酸修饰和脂质纳米颗粒技术、针对SARS-CoV-2的mRNA疫苗以及技术发展的总结与展望。     

蛋白质翻译中的反转运

在蛋白质的翻译过程中,氨酰-tRNA进入核糖体,解密mRNA上的一个密码子,并带着mRNA向其5'的方向运动,直到空载的tRNA离开核糖体,整个过程tRNA在核糖体内始终沿着一个方向运动.但随着LepA(EF4)蛋白的发现和其功能的明确,tRNA在核糖体内的新运动形式--"反转运"被揭示,即tRNA带着mRNA倒退一步,向其3'的方向运动.通过对tRNA反向运动生理意义的研究,引发了对蛋白质翻译调控的深入思考.     

核糖体结构研究中的里程碑

核糖体是一个以RNA和蛋白质为基础的合成蛋白质的分子机器.其复杂的结构使它长期被结晶学家视为该研究领域中的喜马拉雅山.最近在核糖体结构研究中的突破性进展,首次在核糖体及其亚基高度复杂的电子密度图上定位了几种已知三维结构的蛋白质和许多双链rRNA区,并揭示了亚基界面的精细结构和tRNA、mRNA和核糖体间复杂的相互作用.     

利用核糖体展示技术筛选功能性蛋白质方法的建立

核糖体展示(ribosomedisplay)是一种体外筛选功能性蛋白质的有力的工具.利用体外转录和翻译偶联系统可以方便而快捷地完成核糖体展示.筛选系统利用一对能够紧密结合的蛋白质:人锚蛋白(ankyrin)和红血球膜带3蛋白细胞质区域(cytoplasmicdomainoferythrocytemembraneproteinBand3,Cdb3)作为模式分子,希望利用cdb3蛋白通过核糖体展示亲和选择得到锚蛋白基因.用于核糖体展示的人锚蛋白基因结构由组装PCR构建,通过PCR技术引入核糖体展示所需的结构元件.在亲和筛选步骤后,只能利用红血球膜带3蛋白筛选得到锚蛋白基因,而不能利用对照牛血清白蛋白(bovineserumalbumin,BSA)筛选得到,从而说明建立的核糖体展示技术能够正常发挥作用.     

建议开展核糖体RNA拓扑学与核糖体失活蛋白的研究

(一)核糖体RNA拓扑学研究的重要性核糖体是细胞合成蛋白质的唯一场所。核糖体包括两个亚基,由RNA和蛋白质组成,蛋白质占1/3,而RNA占2/3,即RNA是主要组分。蛋白质生物合成的大多数步骤,包括肽链合成的起始、延伸和终止都是在核糖体上进行的。整个合成过程涉及二百多种生物大分子的协同作用。在蛋白质生物合成中,重要的是肽键的形成。这一化学反应就是在核糖体上进行的。核糖体的任何个别组分或局部组分都不能催化肽键的形成,而必须是完整的核糖体,因此人们认为核糖体本身就是一个包括多种蛋白质和rRNA的复杂酶系(有人把核糖体看作     

反式翻译模型

反式翻译是细菌体内一种修复翻译水平上受阻的遗传信息表达过程的机制。tmRNA是反式翻译的核心分子,它兼具tRNA和mRNA的特点,在SmpB蛋白的帮助下特异性识别携带mRNA缺失体的核糖体,在核糖体蛋白S1的传递作用下结合在A位点上,一方面延续被中断的mRNA上的遗传信息,一方面终止蛋白质的合成,释放被束缚的核糖体和tRNA进入新的翻译过程。本文对近年来关于反式翻译模型的研究进行综述。     

体外展示技术及其在抗体工程中的应用

体外展示技术包括核糖体展示技术、mRNA展示技术、DNA展示技术,是在无细胞蛋白质表达体系内将基因型和表型通过一定的方法连接在一起,体外高通量的筛选多肽和蛋白质的技术。抗体的产生是一个不断选择的过程,利用体外展示技术在体外选择针对某一抗原的抗体分子,并结合基因工程技术对抗体进行改造,以产生高亲和力、高特异性的抗体。体外展示技术的研究和应用已越来越广泛,有望成为下一代的抗体制备技术。     

mRNA展示技术

mRNA展示技术是一种新兴的体外筛选多肽和蛋白质的有力工具.在筛选过程中,mRNA与其编码的多肽或蛋白质共价结合,形成mRNA-蛋白质融合体,能在大容量的多肽文库(1013～1015)中筛选具有特定生物学功能的多肽和蛋白质.目前,mRNA展示技术主要应用于各种靶分子的多肽和蛋白质适体的发现以及蛋白质相互作用机制的阐明和分析.由于其自身的巨大发展潜力,mRNA展示技术具有更为广阔的应用前景.     

核糖体的翻译调控及其在精子发生中的研究进展

蛋白质合成过程是基因表达不可或缺的关键步骤,将信使RNA(mRNA)中编码的遗传信息转化为特定的蛋白质。这个过程在各种生物中都具有高度的保守性,是细胞生长、发育、繁殖和适应环境变化的基础。核糖体作为蛋白质合成的“执行器”,在这个复杂而精密的过程中扮演着不可或缺的角色。在精子的形成过程中蛋白质的合成及其精准调控对于正常精子发生至关重要。这种调控的精密性使得精子能够在发育过程中经历形态和功能的变化,从而最终成熟为能够完成受精任务的精子。该文将深入探讨核糖体的组成、功能、在翻译过程中的调控机制,包括精子发生过程中的翻译调控作用,阐述其在生殖生物学领域的重要意义。     

单分子荧光共振能量转移技术在核糖体移位研究中的进展

核糖体是蛋白质的"合成工厂",也是临床上多种抗菌药物的作用靶点,因此,深入理解细菌核糖体的蛋白质翻译机制意义重大.蛋白质翻译是通过多步骤相互协调、多组分精细配合来实现高保真和精确调控.核糖体在mRNA上的移位作为翻译过程中最重要的事件之一,需要核糖体大规模的构象重排以及tRNA2-mRNA沿着核糖体的精确移动.在细菌中,移位是由延伸因子EF-G催化GTP水解来驱动的.近年来,单分子荧光共振能量技术(smFRET)的发展使得人们可以探究单个tRNA分子移位的动力学过程并实时观测核糖体的构象变化.本文首先介绍了smFRET技术的原理及特点,对其在核糖体结构动态及tRNA移位研究中的应用进行了较为系统的总结,并对其应用前景进行了展望.