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研究提供了对单细胞寄生虫异常构建过程的洞察力

2019-10-10 09:44:29 • 来源：

细胞中分子结构的复杂性是惊人的。近年来，在阐明这些结构方面取得了巨大的成功，生物学家现在正面临着下一个挑战：寻找更多有关其结构的信息。来自伯尔尼大学和苏黎世联邦理工学院的两个小组的联合研究项目现在提供了对单细胞寄生虫布鲁氏锥虫的非常不寻常的构建过程的见解。

研究提供了对单细胞寄生虫异常构建过程的洞察力

细胞由许多分子结构组成，其中一些表现出惊人的复杂性。核糖体是细胞的蛋白质工厂，属于最大和最复杂的复合物，由RNA和大量蛋白质组成。它们存在于每个生物中，被认为是在进化的各个阶段变化最小的蜂窝机器之一。但也有例外：在线粒体中，充当发电厂的细胞器，核糖体看起来大不相同。

广泛的机械

科学家不仅对此类核糖体的结构和功能感兴趣，而且对“构建过程”感兴趣-细胞如何管理这些复杂结构的组装?对于不同的结构，这些构造方法有何不同?显然，需要大量的蜂窝机械来保证所有建筑砖的顺利组装。尚未描述负责线粒体中核糖体组装的这种细胞机制。现在，来自伯尔尼大学的AndréSchneider组和苏黎世联邦理工学院的Nenad Ban组的研究人员使用单细胞寄生虫Trypanosoma brucei研究了线粒体核糖体的组装过程。他们能够遵循构建过程并确定专用于组装这些线粒体的相关细胞机器。由于布鲁氏杆菌可引起包括昏睡病在内的几乎无法治愈的疾病，因此该结果可能会导致新的疗法。国家研究能力中心“ RNA与疾病”使该项目成为可能，该中心研究了RNA在疾病机制中的作用。研究结果现已发表在《科学》上。

“建筑业”中的未知元素

寄生虫布鲁氏锥虫被用作模型系统，因为它的线粒体特别复杂，因此可能需要许多组装步骤。研究人员可以详细执行所有这些步骤。

我们发现了令人着迷的差异。

在线粒体核糖体中，RNA可被视为钢筋混凝土中的钢，而在其他核糖体中，其可被视为与铁基结构(如艾菲尔铁塔)一样起关键的结构作用。分析表明，在mitoribosomes装配布氏锥虫通过几个组装中间体的形成来进行。它还涉及大量蛋白质，这些蛋白质在完整的结构中不存在的新兴的线粒体周围形成巨大的适应性支架。苏黎世联邦理工学院生物学系的马丁·索勒(Martin Saurer)是第一作者，他说，其中许多蛋白质在“建筑业”中是未知的。他补充说：“低温电子显微镜不仅使我们能够可视化已知的复合物，而且能够发现和描述整个细胞过程：建筑现场和组装线粒体核糖体的机械。” 细胞为此付出的巨大努力使莫里兹·尼曼感到特别困惑：“线粒体中所有蛋白质的四分之一都属于线粒体的组成部分，或者是构建线粒体所必需的。

更好的理解导致了新的疗法

由于几种组装蛋白在其他生物中具有相似的外观，因此研究人员认为，所获得的见解可为更好地理解所有生物中的核糖体成熟提供一般信息。而且，由于所有这些蛋白质对于细胞的功能都是必不可少的，因此这些发现对于开发针对布鲁氏杆菌和相关寄生虫的疗法可能有用，而布鲁氏杆菌和相关寄生虫会导致人类和动物遭受许多毁灭性疾病。

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