如何以合适的速度生产蛋白质

在所有真核生物中，遗传物质以 DNA 的形式储存在细胞核中。为了使用，这种 DNA 首先在细胞质中转录成信使 RNA，然后在核糖体的帮助下翻译成蛋白质，核糖体是一种能够解码信使 RNA 以合成适当蛋白质的小型机器。然而，这种机制发生的速度并不一致：它必须适应以允许蛋白质采用正确的配置。事实上，生产率的放松管制会导致结构缺陷。未正确折叠的蛋白质会聚集，变得无法使用并且通常对细胞有毒。通过分析酵母细胞中核糖体运动的速率，瑞士日内瓦大学 (UNIGE) 的一个团队与汉堡大学合作，已成功证明蛋白质合成速率受调节因子调节，这些调节因子随意改变信使 RNA 翻译成蛋白质的速率。这些结果可以在期刊中找到细胞报告。

蛋白质是 3D 结构，为了发挥作用，它们必须相互联锁或与合作伙伴相互作用。在结构缺陷的情况下，蛋白质聚集在一起，变得有毒并且可能是病理性的。这种现象实际上在许多神经退行性疾病中观察到，例如阿尔茨海默病或肌萎缩侧索硬化。领导这项研究的 UNIGE 医学院微生物学和分子医学系教授 Martine Collart 解释说：“我们已经知道，蛋白质的制造速度会根据需要而变化：有时快，有时非常慢” .“但是，我们还不知道这种机制是如何控制的。”

核糖体分析

为了理解这个过程，科学家们使用了一种非常创新但仍然不为人所知的技术：核糖体分析。“这种方法可以确定细胞中特定时刻核糖体的位置”，Martine Collart 实验室的研究员兼医学院“生物代码：RNA 到蛋白质”核心设施负责人 Olesya Panasenko 解释说，谁专门研究这种技术。“它包括在特定时刻降解所有不受核糖体保护的 RNA，仅保留核糖体保护片段 (RPF)。然后我们对这些 RPF 进行测序，以确定在那个特定时刻 mRNA 上有多少核糖体，以及在哪些位置。这表明翻译的速度和效率。”

科学家们观察了天然酵母细胞和转基因酵母中蛋白质生产的速度和动态，以根据遗传密码确定可能的差异。在合成过程中，细胞内会出现RNA和蛋白质的小分子凝聚物，具有减慢核糖体生成速度的作用。“这些冷凝物的形成取决于调节因子的存在与否，称为 Not，它们充当减速器”，Martine Collart 解释说。如果它们不存在，该机制会在错误的位置加速并导致蛋白质聚集。

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