關鍵拼圖闡明核醣體功能

Key piece of puzzle sheds light on function of ribosomes
http://www.physorg.com/news182595956.html

January 13, 2010

(PhysOrg.com) -- 核醣體（ribosomes，核糖體）在所有活細胞內製造蛋白質，它們透某種化學反應辦到這件事，那發生的速度如此之快，以至於使科學家感到困惑。利用核醣體反應中心的大量量子力學計算，在瑞典Uppsala 大學的研究者現在能提供此反應的首個詳細圖像。這些發現已發表在 PNAS 的線上版。

關於加入胺基酸到形成中之蛋白質的化學反應如何進行，先前已明白。電腦模擬與 X 光結晶學實驗均確認一種氫鍵（hydrogen bonding）網路，那顯然是此高速反應的主要解釋。格外值得注意的是，一對「受陷（trapped）」水分子的存在，似乎是核醣體唯一與反應化學群（chemical groups）接觸的部份。

Uppsala 大學細胞與分子生物學系博士候選人 Goran Wallin 以及 Johan Lqvist 教授已完成核醣體反應中心的大規模計算，而這讓他們能在反應期間監控電子結構的改變。大約經過千次的量子力學最佳化，關於「能量表面（energy surface，能面）的最高點看起來像什麼」，他們已成功、精確地建立。這個最高點決定反應速度。

"我們的計算為反應提供了一幅鉅細靡遺的圖像，並證明，在核醣體結晶體中，二個水分子扮演了某種重要的角色。其中一個分子，藉由將光子「交替切換（'shuffling' protons around）」直接參與反應，而另一則協助增加反應的速度，" Johan Lqvist 解釋。

這些發現驚人地證明，在核醣體的反應中心只有少數幾種成份就能引發催化效應，儘管環繞式結構將它們大部分維持在定位。

"對於未來研究，一個令人振奮的問題是，這些成份是否為某種原始且更簡單之核醣體的遺跡，" Johan Lqvist 表示。

※ 相關報導：

＊ The transition state for peptide bond formation reveals the ribosome as a water trap
http://www.pnas.org/content/early/2010/01/05/0914192107.abstract

Goran Wallin and Johan Aqvist
PNAS January 11, 2010
Published online before print January 11, 2010,
doi: 10.1073/pnas.0914192107

＊ 研究核醣體以美3學者獲諾貝爾化學獎
＊ 使細菌的抗藥性逆轉
＊ 抵達蛋白質動力學的高峰
＊ 細胞內的蛋白質運送由簡單規則所主宰