Scripps研究所，斯坦福大学的科学家团队实时记录了核糖体组装的关键步骤。核糖体是在细胞中制造蛋白质的复杂且进化保守的“分子机器”，对所有生命形式都至关重要。

这篇发表在Cell上的新成果以前所未有的细节揭示了核糖核酸RNA链是如何通过核糖体蛋白，完成正确折叠并形成核糖体的主要成分之一。

这一发现推翻了长期以来的观点，即核糖体是在严格控制的逐步过程中组装的。

Scripps研究部综合结构与计算生物学系教授James R. Williamson博士说：“我们提出了与该领域占主导地位理论不同的观点，揭示了一个更为混乱的过程。这不是一条光滑的底特律装配线，更像是华尔街的一个交易场。”

Williamson博士与斯坦福大学教授Joseph Puglisi的实验室合作，完成了这一项基础细胞生物学的重要成就，不过这一发现也对临床上具有重要意义：目前一些抗生素通过抑制细菌核糖体起作用，这项新研究为设计针对细菌核糖体，具有更高的特异性（从而减少副作用）的抗生素开辟了可能性。

更广泛地说，这项研究为生物学家提供了一种强大的新方法来研究RNA分子。

“这表明我们现在可以详细检查在合成过程中RNA如何折叠以及蛋白质在其上的组装情况，”文章第一作者Olivier Duss博士说，“这在生物学上一直是一件非常困难的事情，因为它涉及到几个相互依赖且必须同时进行的不同生物学过程。”

研究团队采用了一种称为“零模式波导单分子荧光显微镜（zero-mode waveguide single-molecule fluorescence microscopy，生物通注）”的先进成像技术，这一团队近年来利用这一技术实时跟踪RNA和蛋白质。

在去年发表的一项原理验证研究中，研究人员使用这个方法记录了从大肠杆菌中提取核糖体的早期阶段。这涉及核糖体RNA的转录，或者说从其相应基因中复制出来，以及该RNA链与核糖体蛋白的初始相互作用。

在这项新研究中，研究小组不仅跟踪了核糖体RNA的转录，而且还实时跟踪其折叠过程。研究工作详细介绍了大肠杆菌核糖体装配过重，复杂的，直到现在仍是神秘的一部分过程，即在八个蛋白质伙伴的协助下，形成了大肠杆菌核糖体的整个主要成分的过程。

其中一个关键的发现是，核糖体蛋白伴侣通过与RNA链的多次临时相互作用来引导RNA链的折叠，在此之前它们嵌套在折叠RNA-蛋白质分子的最终位置上。研究人员指出，这些发现还暗示着存在未知的RNA组装因子，最有可能是蛋白质，它们在实验室成像实验中不存在，但存在于细胞中，能提高了RNA折叠的效率。

Duss说：“我们的研究表明，在核糖体RNA折叠过程中，尤其是在细胞中的RNA折叠中，许多蛋白质通过微弱，短暂和半特异性的相互作用也可以帮助折叠RNA。”

该小组现在正在进一步扩展这项研究，不仅研究涉及多条RNA链和数十种蛋白质的其余核糖体装配，而且还研究细胞中许多其他类型的RNA折叠和RNA蛋白相互作用。

理论上说，这项研究将提供有关RNA如何错误折叠，以及如何纠正此类事件的新观点。科学家认为，许多疾病涉及细胞中RNA的不正确折叠和相关加工。

针对核糖体的治疗方法也可能会得到改善。一些现在的抗生素，包括称为氨基糖苷类的抗生素，通过与细菌核糖体上人类核糖体上不存在的位点结合而起作用。这些药物可能会产生副作用，因为它们也会损害好细菌的核糖体。

“当我们更全面地了解细菌核糖体的组装和功能时，我们可能会用影响一小部分有害细菌种类并保留有益细菌种类的方式针对它们，从而减少患者的副作用，” Duss说。

因为核糖体起到了蛋白质制造者的作用，所以它们对于快速生长的肿瘤细胞的存活也至关重要。几类抗癌药已经通过以一种或多种方式减缓核糖体形成而起作用。 Duss指出，原则上对人核糖体的更好理解将使它的组装更精确，更有力地靶向癌症。