Nature子刊：成功合成人造核糖体
核糖体是负责蛋白质合成的重要细胞结构，美国西北大学和哈佛大学的研究人员首次通过模拟天然程序，成功在体外合成了有功能的核糖体。文章于六月二十五日发表在Nature旗下的Molecular Systems Biology杂志上。
在体外人工构建核糖体，一直是合成生物学领域的研究热点。在此之前，人们也尝试了多种合成途径，但结果都不理想。现在，西北大学的Michael C. Jewett和哈佛大学医学院的George M. Church领导研究团队，在天然酶的帮助下，模拟了细胞内的核糖体生成途径，获得了有功能的人造核糖体。
这项研究可以帮助人们进一步理解核糖体的形成和功能，开发更有效靶标核糖体装配的抗生素，设计具有特殊功能的新型核糖体，甚至构建人造细胞。
“我们的方案是一锅法合成(one-pot synthesis)，将编码核糖体RNA的基因、天然核糖体蛋白和大肠杆菌E. coli的酶结合在一起，以模拟天然过程的方式构建人造核糖体，”西北大学的助理教授Jewett说。
核糖体由57个元件(三条RNA链和54个蛋白)组成，负责将信使RNA翻译成为蛋白，是细胞的核心细胞器之一。核糖体生产的蛋白在细胞中执行各种各样的功能，决定着细胞的生存和特性。
“我们通过模拟天然过程，合成了人工核糖体，为研究核糖体的合成与装配开辟了一条新途径。这项研究将帮助人们进一步理解和控制翻译过程，”Jewett说。“利用这一技术，人们可以设计并合成改良版的核糖体，为其赋予特殊功能，而这将是合成生物学领域的一大进步。”
这项研究中的合成技术被称为iSAT(integrated synthesis, assembly and translation)，研究显示，iSAT技术可以在一次反应中实现核糖体的合成、装配和功能。研究人员用人工合成的核糖体翻译萤光素酶，以此验证了人工核糖体的功能活性。随后他们又向核糖体中引入点突变，给核糖体赋予了克林霉素抗性，展现了iSAT合成改良型核糖体的能力。
“这项研究是实现完全人造核糖体的重要一步，”Jewett说。下一步，研究人员希望人工合成全部57种核糖体元件(包括54种蛋白)，并在这些人工元件的基础上构建有功能的核糖体。
