核糖体的研究历程——2009年诺贝尔化学奖简介

2009年10月7日,美国科学家V·拉马克里希南、T·施泰茨以及以色列女科学家A·尤纳特因为对核糖体结构和功能的研究共同获得诺贝尔化学奖。这三位科学家分别应用X射线衍射技术以高分辨率解析了核糖体的原子结构并且研究了核糖体功能。     

餐桌边的科学

来自美国康涅狄格州纽黑文市耶鲁大学的生物物理学家托马斯·施泰茨获得了2009年诺贝尔化学奖,获奖成果是核糖体结构和功能的认识——在细胞内按核糖核酸指示构造蛋白质的机制。施泰茨1940年出生在美国威斯康星州密尔沃基市,是家里五个孩子中最大的。高中时施泰茨是公认的中等生,直到与成绩优秀的弟弟产生竞争才使他积极起来。施泰茨还是一位音乐家以及唱诗班歌手,在最终开始科学追求前曾经思考过是否以音乐为生。     

2009年度诺贝尔化学奖评介核糖体:蛋白质合成的分子工厂

2009年,诺贝尔化学奖授予了剑桥大学英国医学研究理事会分子生物学实验室的拉马克希南(V.Ra-makrishnan)、美国耶鲁大学的施泰茨(T.Steitz)和以色列魏茨曼科学研究所的女科学家约纳特(A.Yonath).他们因各自独立地用X射线晶体学技术测定了细菌核糖体的高分辨率分子结构,并对结构与功能的关系进行了深入研究而获此殊荣.这项科学成果为在分子水平上深入研究细胞内蛋白质合成,为探索抗生素以及某些毒蛋白的作用机理提供了更为有利的条件.     

莲子叶细胞中淀粉质体核糖体的观察和分离

莲胚子叶细胞的淀粉质体在原质体时期就能观察到似细胞质中的核糖体颗粒 ,随着发育时期的递增 ,质体中产生一些管状复合体膜和片层结构 ,在这些膜结构的疏松区和基质中存在着一些似细胞质中的核糖体颗粒 .在物质积累盛期 (受精后的15～20d) ,随着淀粉质体的进一步发育 ,大量的淀粉和DNA在这些质体中合成 .同时在这些质体中出现丰富的形态学上结构清晰的核糖体颗粒 ,其中有些形成螺旋状结构 .从受精后生长到16～18d的莲子叶中分离纯化淀粉质体 ,在蔗糖密度梯度离心中获得淀粉质体核糖体区带 ,并对其RNA和蛋白质含量进行了测定.     

莲子叶细胞中淀粉质体核糖体的观察和分离

莲胚子叶细胞的淀粉质体在原质体时期就能观察到似细胞质中的核糖体颗粒 ,随着发育时期的递增 ,质体中产生一些管状复合体膜和片层结构 ,在这些膜结构的疏松区和基质中存在着一些似细胞质中的核糖体颗粒 .在物质积累盛期 (受精后的 15～ 2 0d) ,随着淀粉质体的进一步发育 ,大量的淀粉和DNA在这些质体中合成 .同时在这些质体中出现丰富的形态学上结构清晰的核糖体颗粒 ,其中有些形成螺旋状结构 .从受精后生长到 16～ 18d的莲子叶中分离纯化淀粉质体 ,在蔗糖密度梯度离心中获得淀粉质体核糖体区带 ,并对其RNA和蛋白质含量进行了测定 .     

核糖体结构解析——与诺贝尔化学奖获得者托马斯·施泰茨对话

耶鲁大学分子生物物理学和生物化学教授、霍华德·休斯医学研究所研究员托马斯·施泰茨（Thomas Steitz），由于阐明了细胞内部生产蛋白质的工厂——核糖体的结构和功能，与英国医学研究委员会剑桥分子生物学实验室的万卡特拉曼·莱马克里斯南（venkatramarl Ramakrishnan）和以色列魏茨曼科学研究所的阿达·尤纳斯（Ada Yonath）一起获得了今年的诺贝尔化学奖。     

大肠杆菌依赖链霉素突变对λN和λQ基因表达的影响

核糖体是一切生物蛋白质合成的唯一场所,所以核糖体对生命活动十分重要。目前,核糖体各组分(包括3种rRNA和50多种核糖体蛋白质)的结构已经研究清楚,但对各组分的确切功能却“仍然几乎一无所知”。本实验室多年来分离了大肠杆菌和枯草杆菌大量的核糖体蛋白质突变体,研究了这些突变对其它基因表达的影响,证明不同的核糖体蛋白质突变对同一基因表达的影响不同;同一核糖体蛋白质突变对不同基因表达的影响也不同。     

核糖体被RNA N-糖苷酶失活以后的活力恢复

核糖体失活蛋白(RIP)是一类专一作用于核糖体RNA(rRNA)而抑制蛋白质生物合成的核毒素(Ribotoxin),其作用机理可分为核酸水解酶(如α-sarcin)及RNA N-糖苷酶两种类型(如Ricin A-链)。在大鼠肝核糖体28S RNA的4786个核苷酸中,RNA N-糖苷酶     

几种昆虫核糖体核酸的碱基组成

由于核糖体是蛋白质合成的部位,所以近年对原核细胞和真核细胞核糖体的研究日益广泛和深入。本文研究家蚕五龄幼虫丝腺和家蚕蛹卵巢中的核糖体核酸(rRNA)以及黄粉(虫甲)老熟幼虫的rRNA的碱基组成,并探讨几种昆虫rRNA碱基组成所呈现的差异。 提取上述家蚕组织和黄粉虫rRNA的方法系参考Kirby(1968)综述的冷酚法制备:     

枯草杆菌噬菌体φ29在不同核糖体蛋白质突变体上的成斑率

核糖体是合成蛋白质的场所。但核糖体是否参与蛋白质合成的调节,并未经过仔细的研究。Hummel和B(?)ck证明依赖链霉素突变体(Str~DA)在去掉链霉素的条件下所合成的核糖体,其蛋白质合成的图象不同:有些蛋白质合成的数量发生变化;另一些蛋白质不再合成;还合成了一些新的蛋白质。说明Str~DA在有、无链霉素条件下合成的核糖体对mRNA的选择性不同。Duvall等报道枯草杆菌核糖体蛋白质BL12a发生突变,则质粒基因cat-86不     

CAP适合弯曲DNA的时候

由对细菌的生长,到对高等生物的发育,结合DNA的蛋白质都起到极其重要的转录调节作用。曾被认为,和这些蛋白质结合DNA的几何形状,似乎并无太大变化,只是形成或采纳了某些轻微的弯曲或纽结。但由转录激活剂所提供的证据说明,DNA是极度弯曲的。如今,由舒尔茨(Schultz)、希尔德(Shield)和施泰茨(Steitz)测定了这种复合物的结晶结构,进一步证实了DNA的弯曲是很大的.在上月发表的一篇文章里,柯波拉(Kerppola)和柯伦(Curran)表明;在拉链致癌蛋白质Fos和Jun内,它们同族DNA都是弯曲的;而且,DNA作为蛋白质的被动骨架的观点被放弃,而两者间的关系,被视为是平等协作。但DNA结构的这些变形,是如何转化为生物学功能的呢? 我们对DNA-蛋白质之间相互作用动力学的认识是逐步深入的,随着由X-射线结晶学核磁共振光谱学对DNA结合蛋白质结构的确定。抑制物蛋白质的螺旋转向螺旋的和DNA结合的基序,在同源区内出现相同效应,证实了蛋白质α-螺旋的“真实”DNA顺序,是以大沟形式出现的开始预想。现在,可把形成特异顺序的这种方式,扩伸进锌指蛋白质内。对于DNA-亮氨酸拉链间的相互作用,这也许是关键。但试图总结快速发展的这一课题,类似于为迎面奔驰而来的火车拍照;即使螺旋沟构型的观点不再普遍了。汤姆·施泰茨(Tom Steitz)和他领导的小组,占据着研究的领先地位。已从对原核生物转录激活剂和分解代谢激活剂蛋白质(CAP,也叫环状AMP受体蛋白质)的结构     

HeLa细胞的核仁骨架

核仁是rRNA前体合成及核糖体装配的场所.核仁内部结构是由许多拷贝的rDNA,rRNA及若干种蛋白质所组成.rRNA前体的加工过程也在核仁内部进行并且与一些非核糖体蛋白有关.80年代中期,科学家们根据一些实验推测核仁中除了存在大量rRNA转录前体及前核糖体颗粒外,还存在一个由蛋白质组成的支架结构,它在决定rRNA基因的空间分布及转运中可能起作用,这种结构就称为核仁骨架(nucleolar skeleton)或核仁基质(nucleolar ma-     

人工授精的道德问题

1390年,美国的杜莱姆逊(R.L.Dulemson)首先将人工授精试用于临床。1953年,美国阿肯色大学医学中心的谢尔曼(J.K.Sherman)和伯奇(R.G.Bunge)发表了《人类冰冻精子的生育能力》的论文,报告利用于冷冻人类精子并用于人工授精获得了成功。但是,研究并没能深入下去。有人提出人工授精干扰     

家蚕后丝腺信使核糖核酸的制备

家蚕后丝腺里的信使核糖核酸(mRNA)编码丝蛋白,mRNA与若干核糖体相连形成多聚核糖体,成为合成丝蛋白的功能单位。保幼激素类似物喷布于家蚕五龄幼虫体表,可增加蚕丝产量,其重要原因之一是增加后丝腺中多聚核糖体的含量,在一定意义上说就是在于促进了     

一株裸甲藻类似种的形态和系统进化分析

对一株裸甲藻(Gymnodinium)类似种进行光学显微镜和扫描电子显微镜观察, 并PCR扩增了转录内间隔区(含5.8S rDNA)和核糖体大亚基D1-D2区, 对获得的序列进行Blastn同源分析, 探讨了该藻与裸甲藻及其他裸甲藻形态类似种, 包括凯伦藻(Karenia)、旋沟藻(Gyrodinium)、下沟藻(Karlodinium)和共生甲藻(Symbiodinium)的进化关系, 以对该藻进行初步鉴定. 光学显微镜观察表明, 该藻具有裸甲藻的一些典型形态特征, 如细胞左旋运动、具有上下壳和横沟等; 在扫描电子显微镜下能看到细胞的2根运动鞭毛. 序列同源检索和进化(包括ITS和LSU树)分析均表明, 该藻与共生甲藻亲缘关系较近, 而与裸甲藻及其他相关甲藻的进化关系较远, 因此可初步鉴定该藻为一种共生甲藻. 该藻分离自赤潮水域, 提示共生甲藻引发赤潮暴发的可能.     

大肠杆菌核糖体蛋白质L24基因(rplX)的一个新的点突变

大肠杆菌核糖体蛋白质 L24是核糖体50S 大亚基组装的起始蛋白质之一.L24蛋白质发生突变或缺失对细菌的生长速度和细菌体内50S 亚基的含量都有很大影响.本实验室曾报道在一株 L24突变体 T83(rplX)中,λN 基因的表达受阻,λQ 基因的表达基本正常,同时,λN 基因的 mRNA 合成正常,说明λN 基因表达是在翻译水平上受到了抑制.本文通过DNA 顺序分析确定了该 rplX 突变发生的位置是一个 GGT 密码子突变成了 GAT 密码子,     

征服科学

阿达·E·约纳特(Ada E.Yonath)目前供职于以色列雷霍沃特魏茨曼科学研究所,负责X射线晶体学研究工作,她的涉及核糖体结构和功能的开创性研究,与另外两位科学家一起分享了2009年度诺贝尔化学奖。约纳特1939年出生于耶路撒冷一个贫穷的犹太人家庭,她11岁那年父亲过世,约纳特因此担起了家庭重任,即要赡养母亲,又要照料妹妹。她是以色列第一位获得诺贝尔奖的女性,也是自诺贝尔化学奖颁奖45年以来首位获奖的女性科学家。     

1956年诺贝尔医学奖金和文学奖金

<正> 美国安德烈·寇尔南德(André Cournand)教授、廸金逊·威·理查兹(Dickinson W.Richards)教授和德意志联邦共和国的韦尔纳·福斯曼(WernerForssmann)医生获得了1956年医学方面的诺贝尔奖金。他们在心脏插管术和循环系统的病理变化方面有了新的发现和重大成就。西班牙诗人希麦内斯(Juan Ramon Jimenez)由于用西班牙语写的表现着崇高情感和纯洁艺术的抒情诗章而获得了1956年诺贝尔文学奖金。     

干细胞:科技领域的热点

1998年,威斯康星大学的汤姆森(J.Thomson)和约翰·霍普金斯大学的吉尔哈特(J.Gearheart)实验室分别报告[1,2],他们成功地从人类胚胎和胎儿的生殖细胞中获得了能在体外不断增殖、具有很强分化潜力的人类胚胎干细胞系和人种系干细胞系.之后,干细胞研究被迅猛推向高潮.美国<科学>周刊将其列为1999年最重要的科技进展,2001年年底又将其置于2002年值得关注的六大热门科技领域之首.无疑,人类胚胎干细胞系的建立迎来了现代生物学的一个新世纪,其巨大的医学应用潜力正给人类带来一场医学革命.     

合成生物学策略发现新型核糖体肽Xenopeptide

S-腺苷甲硫氨酸自由基(rSAM)酶家族是目前已知的最大酶超家族之一,由22000多个成员组成.这些酶在大自然中广泛存在,被认为是地球上最早的生物催化剂之一.随着大量的微生物基因组信息被解析,分析显示,微生物中大量核糖体肽类天然产物的生物合成基因簇中含有rSAM酶;其中Xenorhabdus、Yersinia和Erwinia三个属的基因组中均含有一个高度保守的rSAM酶负责其相邻核糖体肽的前体修饰,此类前体肽和rSAM酶构成的XYE系统所合成的化合物鲜有报道.本研究合成一个来源于Xenorhabdus sp. KJ12.1的XYE系统的前体肽和rSAM修饰酶基因,在大肠杆菌中进行共表达,得到新型核糖体肽Xenopeptide,通过结构解析发现, rSAM酶XenB负责分子内2个碳碳键的形成.本研究为微生物中此类化合物的深度挖掘和合成生物学改造提供了理论支撑.