研究揭示核糖體在蛋白翻譯過程中倒退的分子機理

　　1月25日，Nature 子刊Nature Structural & Molecular Biology 在線發表了中國科學院生物物理研究所RNA生物學重點實驗室秦燕課題組的最新研究成果。該文章題為EF4 disengages the peptidyl-tRNA CCA end and facilitates back-translocation on the 70S ribosome，揭示了核糖體在蛋白翻譯過程中“倒退”的分子機理。

　　核糖體是蛋白翻譯的工廠。在翻譯過程中，延伸因子4（elongation factor 4，EF4）發揮重要的催化功能，它是一種多肽鏈延伸過程的移位酶，使核糖體沿著mRNA倒退，從而調控蛋白質的合成。“核糖體的倒退”現象是秦燕于2006年首先發現的(Qin et al., Cell, 2006)。自該現象被報道后，EF4蛋白以及核糖體的倒退機理成為各國科學家的研究熱門，引發全球數十個課題組研究這個課題，包括于2006年在中科院生物物理所成立的RNA實驗室（秦燕為首席技術專家）。經過多年的努力，秦燕課題組解釋了EF4的分子作用機理，即EF4通過催化轉運RNA (tRNA)的3’-端，將其拉動，以此實現核糖體的倒退（見下圖）。同時，該機理由清華大學高寧組通過cryo-EM結構生物學的方法得到印證。

　　多年來，秦燕課題組一直從事核糖體運動的研究，前期的工作闡釋了核糖體前進的機理（Liu et al, Qin*, NSMB, 2014； Zhang et al, Qin*, NAR, 2015）。此次的成果是在核糖體倒退的機理上獲得的重要突破。該成果不僅是針對EF4研究的重大突破，同時對于理解核糖體在生命過程中發揮的重要作用提供了分子基礎，對于人類進一步認識生命過程具有重要的指導意義。同時，從應用前景來看，依據得到的EF4催化機理，研究人員可以對原核生物的翻譯過程進行人工干預，進而為新型抗生素的研發提供理論基礎。

　　該研究工作由生物物理所研究員秦燕課題組和清華大學教授高寧合作完成。生物物理所和中國科學院大學為第一、二單位，清華大學為第三單位。秦燕和高寧為論文的通訊作者，秦燕課題組博士生張德九和高寧組博士生閆愷哥共同為論文的第一作者。該研究工作還得到中國科技部、國家自然科學基金以及中國科學院重點部署項目的資助。

核糖體的前進和倒退的分子機制