来自Universit?t汉堡大学化学系的一个研究小组首次成功地在分子水平上确定了RNase R酶降解核糖体30S亚基的动力学机制。这项研究的结果发表在科学杂志《自然》上。
蛋白质合成是细胞中一个重要的能量密集型过程，核糖体在其中起着至关重要的作用。这些相对较大的分子存在于所有生物体中，充当细胞的“蛋白质工厂”。
为此，核糖体读取信使分子——信使RNA (mRNA)上特定蛋白质的蓝图，然后将该信息转化为新的蛋白质。核糖体由两个亚基组成。小亚基负责读取和检查mRNA的错误，而大亚基负责聚合氨基酸以形成蛋白质。
控制核糖体的产生和调节核糖体的周转是蛋白质合成所必需的。虽然近年来对核糖体的组装已经有了越来越多的了解，但对核糖体的降解还没有结构上的了解。
这很重要，因为在缺乏食物或生长周期结束等压力情况下，细胞为了存活更长时间而减少新陈代谢。这个状态被称为定相。在这个阶段，能量密集型蛋白质合成减少，一些核糖体被降解，以释放投入其中的能量，以确保细胞存活。
在他们的研究中，研究人员研究了枯草芽孢杆菌，这是一种杆状的土壤细菌，存在于空气、灰尘和水中，以及人类和动物的肠道中。“与之前的研究相反，我们提取的细胞仍在生长，而不是处于固定阶段。我们想知道在过渡到固定阶段时发生了什么过程，”来自Universit?t汉堡化学系的Helge Paternoga博士说，他是这项研究的最后一位作者。
研究人员从之前的工作中了解到，某些酶，如核糖核酸酶R (RNase R)，参与了应激情况下核糖体的降解过程。通过低温电子显微镜，他们首次发现RNase R与核糖体的30S小亚基结合。“S”代表“Svedberg单位”，表示核糖体亚基的质量。
RNase R不会任意切割30S亚基，而是将自己附着在一个自由区域，研究人员称之为“颈部”，然后连续两个阶段分离亚基的上部区域“头部”。
“在第一阶段，RNase R酶在'颈部'遇到障碍，使颈部区域不稳定，使其更灵活。在第二阶段，‘头’被转动，这消除了障碍，允许酶继续不受阻碍地降解30S亚基，”Paternoga解释说。
“我们的体外降解实验表明，‘头部’开关是RNase r的一个重要的动力学屏障。此外，我们能够证明这种酶本身就足以完成完整的30S降解过程，”Universit?t汉堡化学系研究小组负责人、该研究的合著者丹尼尔·威尔逊教授说。
