2011-04-19

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

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