核糖体翻译将mRNA中的信息解码并转化为直接执行细胞功能的蛋白质。这些蛋白质构成了新陈代谢的基础，并在维持细胞过程和有机体生命活动的正常运作中发挥着关键作用。翻译过程涉及多个环节和各种分子的精确协同作用，使得体外纯化的样品单颗粒分析技术难以捕捉到完整的翻译过程。尽管领域内已有较多基于电子断层成像的核糖体结构研究，但由于分辨率不足，翻译过程中核糖体的动态多构象特性暂未得到充分揭示。
1月9日，中国科学院生物物理研究所章新政研究组在《自然-结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）上，发表了题为Capturing eukaryotic ribosome dynamics in situ at high resolution的最新研究成果。该研究利用冷冻电镜技术以及课题组自主开发的算法GisSPA，在近原子分辨率下捕捉到酿酒酵母细胞内原位条件下的核糖体翻译过程发生的周期性变化动态，测定了翻译过程中小亚基的运动参数，描绘了eEF1A、eEF2、eEF3三种延伸因子与核糖体的周期性结合与解离。
研究显示，eEF2是真核生物翻译延伸循环中最重要的辅助因子。除已知的延伸构象外，该研究在肽基转移过程中捕获到紧凑型eEF2。它有助于稳定肽基转移的环境和最佳性能。进一步，研究在A-tRNA入位阶段发现紧凑eEF2的结合，说明eEF2与核糖体的结合早于先前的普遍认知。同时，在易位初期，研究捕捉到部分延伸的eEF2构象。整个eEF2的生命周期展示了它作为“分子臂”在真核生物肽基转移及易位中的关键作用。
进一步，该研究展示了真菌等细胞特有的eEF3的生命周期，鉴定出开放型eEF3结合的完全旋转的核糖体。研究发现，eEF3在易位初期便与核糖体结合，其构象变化伴随着40S亚基头部的摆动和身体的回转。
这一研究通过原位结构生物学方法揭示了真核细胞翻译全过程，有助于科学家探讨蛋白质合成的精细机制及其在细胞功能、代谢调控和疾病发生中的作用。
研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院战略性先导科技专项（B类）等的支持。
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核糖体的主要构象和翻译的延伸周期以及对应小亚基的运动参数
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