科学家原位捕捉真核核糖体动态翻译周期

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中国科学院生物物理研究所章新政研究组近日揭示了真核细胞核糖体翻译过程中动态变化的新机制，为深入理解蛋白质合成的精细调控提供了新的视角。相关研究成果1月9日发表于《自然-结构与分子生物学》。

核糖体翻译对生命至关重要，它将mRNA中的信息解码并转化为直接执行细胞功能的蛋白质。然而，翻译过程复杂且涉及多种分子的协同作用，使得捕捉到核糖体翻译全过程的动态变化一直是科学研究中的难题。尽管已有多项研究揭示了核糖体的静态结构，但由于分辨率限制，翻译过程中核糖体的多构象动态特性尚未得到充分理解。

章新政研究组通过冷冻电镜技术（cryo-EM）与自主开发的GisSPA算法，首次在近原子分辨率下原位捕捉到了酿酒酵母细胞内核糖体翻译周期的动态变化。研究揭示了翻译过程中小亚基的运动参数，精确描绘了eEF1A、eEF2、eEF3在内的3种延伸因子与核糖体的周期性结合与解离。

研究特别关注了翻译延伸因子eEF2的作用。eEF2在tRNA入位和肽基转移阶段以紧凑的新构象与核糖体结合，而这一结合时机比之前的认知要早得多。研究还发现，紧凑型eEF2优化了肽基转移的环境并提高效率。此外，研究还揭示了真菌等细胞特有的eEF3在核糖体翻译中的作用，首次捕捉到开放型eEF3与完全旋转的核糖体结合的结构。

该项研究首次通过原位结构生物学方法全面揭示了真核细胞翻译的动态过程，深刻理解了翻译过程中延伸因子与核糖体的协同作用。研究不仅为我们提供了新的视角，进一步探索了蛋白质合成机制，也为细胞功能、代谢调控及疾病机制的研究奠定了基础。