An overview of protein synthesis.
Within the nucleus of the cell (light blue), genes (DNA, dark blue) are transcribed into RNA. This RNA is then subject to post-transcriptional modification and control, resulting in a mature mRNA (red) that is then transported out of the nucleus and into the cytoplasm (peach), where it undergoes translation into a protein. mRNA is translated by ribosomes (purple) that match the three-base codons of the mRNA to the three-base anti-codons of the appropriate tRNA. Newly synthesized proteins (black) are often further modified, such as by binding to an effector molecule (orange), to become fully active.

       活細(xì)胞中各種各樣的蛋白質(zhì)擔(dān)負(fù)著細(xì)胞大部分的工作,?；蛑械拿撗鹾颂呛怂幔―NA）序列發(fā)布制造這些蛋白質(zhì)的指令。各種活體生物細(xì)胞中的核糖體和微型蛋白質(zhì)加工廠分別負(fù)責(zé)從事讀取基因指令和合成特定蛋白質(zhì)的關(guān)鍵性工作,。

　　Harry F. Noller是加州大學(xué)圣克魯茲分校的一名分子生物學(xué)教授,。他從事核糖體研究已經(jīng)30多年,。他研究的主要目標(biāo)就是解開核糖體是如何工作和發(fā)展的。許多最為有效的抗生素的對(duì)象就是細(xì)菌核糖體,。洛勒爾和其它科學(xué)家取得的研究成果推動(dòng)了新型抗生素的開發(fā),，這些抗生素可以殺死那些對(duì)目前使用藥物產(chǎn)生抗體的細(xì)菌。比如抗藥性葡萄球菌感染就醫(yī)院所面臨的一個(gè)極為嚴(yán)重的問題。

　　洛勒爾實(shí)驗(yàn)室在1999年至2001年間取得突破,，他們制作出了首個(gè)完整分子結(jié)構(gòu)的高清晰圖?，F(xiàn)在，他所領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已經(jīng)制作出了更為高清晰的分子結(jié)構(gòu)圖,，這使他們具備制作核糖體原子模型的能力,。

　　新分子結(jié)構(gòu)圖為我們展示了以前從未見過的詳細(xì)細(xì)節(jié)，并為我們展現(xiàn)出蛋白質(zhì)合成過程中參與合成的確切核糖體部分,。一篇專門論述此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)的論文將刊登在9月22日的Cell雜志中,。

　　洛勒爾說，“現(xiàn)在我們能對(duì)過去幾十年生物化學(xué)和遺傳研究的許多結(jié)論進(jìn)行解答,。我們制作出的分子結(jié)構(gòu)圖將使我們?nèi)媪私夂颂求w的整個(gè)活動(dòng)過程”,。核糖體是由蛋白質(zhì)和核糖核酸分子組成的復(fù)雜分子機(jī)器。洛勒爾實(shí)驗(yàn)室研究的細(xì)菌（嗜熱棲熱菌）核糖體由三個(gè)不同核糖核酸分子和50個(gè)不同蛋白質(zhì)組成,。

　　洛勒爾在二十世紀(jì)七十年代初期就提出核糖體中的核糖核酸成分擔(dān)負(fù)著核糖體的關(guān)鍵功能,。在當(dāng)時(shí)，洛勒爾的這種想法被認(rèn)為是“瘋子觀點(diǎn)”,，但是洛勒爾和其它科學(xué)家的后續(xù)研究卻證明他的觀點(diǎn)是正確的,。

　　加州大學(xué)圣塔克魯斯分校核糖核酸分子生物學(xué)中心主任洛勒爾說，“當(dāng)我們首次提出此項(xiàng)觀點(diǎn)的時(shí)候,，很多人認(rèn)為我們的觀點(diǎn)極其異端的,。但是現(xiàn)在大家已經(jīng)接受這種觀點(diǎn)。我們最近的研究確認(rèn)核糖體中的核糖核酸在核糖體的功能發(fā)揮方面起著關(guān)鍵性作用,。蛋白質(zhì)也起著很重要的作用,，但是比起核糖核酸來卻要遜色一些”。

　　為了制造一個(gè)新的蛋白質(zhì),，基因中的脫氧核糖核酸序列會(huì)首先將一個(gè)遺傳指令復(fù)制成一個(gè)核糖核酸分子      信息,。此時(shí)核糖體從核糖核酸信息中讀取遺傳代碼，而后將該代碼植入蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)當(dāng)中,。

　　蛋白質(zhì)是一種通過折疊成復(fù)雜三維形狀來執(zhí)行其功能的線性分子。他們由氨基酸建筑塊組成,。氨基酸的排列順序決定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),。氨基酸經(jīng)核糖核酸分子轉(zhuǎn)輸進(jìn)入核糖體中。在核糖體中,，核糖核酸傳輸時(shí)通過核糖核酸信息認(rèn)證特定序列的遺傳代碼,，而后氨基酸以正確的序列加入其中。

　　洛勒爾研究小組制作的分子結(jié)構(gòu)圖不僅展示了核糖體的完整結(jié)構(gòu),，而且還展示了核糖核酸信息及兩個(gè)核糖核酸傳輸?shù)恼麄€(gè)范圍,。洛勒爾說，“我們現(xiàn)在掌握了核糖體、核糖核酸信息和核糖核酸傳輸之間相互作用的大部分情況”,。

　　此項(xiàng)研究成果使我們對(duì)分子活動(dòng)機(jī)理有了一個(gè)粗細(xì)的了解,。洛勒爾將他制作的分子結(jié)構(gòu)圖與其它科研小組的分子結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行了比較，他發(fā)現(xiàn)核糖體或者核糖體的下層結(jié)構(gòu)位置不同,。目前他正在探索分子活動(dòng)中核糖體活動(dòng)的線索,。他說，“我們下一步目標(biāo)就是跟蹤核糖體的其它功能,，以制作出更為詳細(xì)的核糖體分子結(jié)構(gòu)圖”,。

        此篇論文的作者除了Harry F. Noller外，還包括博士后研究員安德烈.庫(kù)洛斯德勒維,、資深科學(xué)家色爾格.特拉克哈洛維和博士后研究員馬丁.勞爾博格,。研究人員使用了一種名為X射線結(jié)晶學(xué)的技術(shù)，該技術(shù)能制造出凈化核糖體晶體,，而后使用聚集X射線光束透視這些晶體,，并對(duì)產(chǎn)生的不同衍射模式進(jìn)行分析。洛勒爾說,，特拉克哈洛維負(fù)責(zé)準(zhǔn)備這些晶體,，庫(kù)洛斯德勒維和勞爾博則負(fù)責(zé)利用結(jié)晶學(xué)對(duì)晶體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并找出核糖體的結(jié)構(gòu),。

原始出處：

Crystal Structure of a 70S Ribosome-tRNA Complex Reveals Functional Interactions and Rearrangements

Andrei Korostelev, Sergei Trakhanov, Martin Laurberg, and Harry F. Noller
10.1016/j.cell.2006.08.032
[Summary] [Full Text] [PDF] [Supplemental Data]

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蛋白質(zhì)合成示意圖
 

    信使RNA在細(xì)胞核中合成以后,，從核孔進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中，與核糖體結(jié)合起來（如上圖）,。核糖體是細(xì)胞內(nèi)利用氨基酸合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所,。那么，氨基酸是怎樣被運(yùn)送到核糖體中的信使RNA上去的呢,？這需要有運(yùn)載工具,，這種工具也是一種RNA，叫做轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（簡(jiǎn)寫為tRNA）,，轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的種類很多,，但是，每種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA只能識(shí)別并轉(zhuǎn)運(yùn)1種氨基酸,。這是因?yàn)樵谵D(zhuǎn)運(yùn)RNA的一端是攜帶氨基酸的部位,，另一端有3個(gè)堿基，每個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的這3個(gè)堿基,，都只能專一地與信使RNA上的特定的3個(gè)堿基配對(duì),。當(dāng)轉(zhuǎn)運(yùn)RNA運(yùn)載著1個(gè)氨基酸進(jìn)入到核糖體以后，就以信使RNA為模板,，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,，把轉(zhuǎn)運(yùn)來的氨基酸放在相應(yīng)的位置上,。轉(zhuǎn)運(yùn)完畢以后，轉(zhuǎn)運(yùn)RNA離開核糖體,，又去轉(zhuǎn)運(yùn)下一個(gè)氨基酸,。

    當(dāng)核糖體接受兩個(gè)氨基酸以后，第二個(gè)氨基酸就會(huì)被移至第一個(gè)氨基酸的位置上,，并通過肽鍵與第一個(gè)氨基酸連接起來,，與此同時(shí)，核糖體在信使RNA上也移動(dòng)3個(gè)堿基的位置,，為接受新運(yùn)載來的氨基酸做好準(zhǔn)備,。上述過程如此往復(fù)地進(jìn)行，肽鏈也就不斷地延伸,，直到信使RNA上出現(xiàn)終止密碼子為止,。