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qhwan 2018-4-7 12:20

Ada E. Yonath 的传奇人生清明长假，赶上了学院组织的年度系列学术讲座，五名国际学术顾问委员会成员分别介绍了他（她）的工作，涉及化学生物生命科学领域的前沿课题。最后登场的是 79 岁的阿达 · 约纳特（ Ada Yonath ）， 2009 年化学诺贝尔奖获得者。她的讲座涵盖了有关核糖体的结构和功能，蛋白质合成过程，抗生素作用途径，细菌抗药机理等，内容丰富，深入浅出，娓娓道来，引人入胜。把高不可攀的学术问题，化为一个个妙趣横生的故事，展现了大家风范，大师品质。虽然年岁已高，但是好奇心不减，在会议间隙还不断问周围的人，为什么自然选择了镁（镁离子是许多酶解过程中不可缺少的元素）？学术生涯让人心态年轻纯洁，阿达就是一个鲜活的榜样。我们从她的科学生涯可以学到太多的东西。 Ada 自述： 1939 年 , 我出生在耶路撒冷一个贫穷的家庭 , 与另外两个家庭和他们的孩子共用一所租用的 4 室公寓。我童年的记忆集中在经常担心父亲的健康状况不佳的同时，渴望了解周围世界的自然法则。艰苦的条件并没有抑制我强烈的好奇心。五岁时的我就已经在积极探索世界。其中的一个实验是利用公寓内的家具来测量我家小阳台的高度。我把一张桌子放在另一张桌子上 , 然后把椅子和凳子放在上面 , 但是高度还是不足以够着天花板。于是 , 我爬上了我搭建的构筑 , 不小心跌落到后院 , 手臂骨折 ..... 。顺便提一下 , 这个实验的结果还是一个谜 , 因为公寓的主人已经改装了天花板。我的父母是在宗教家庭长大的 , 主要接受犹太教 ( 我父亲 ) 和持家 ( 我母亲 ) 的教育。我周围邻居所有的学校都与父母的学校类似。然而 , 尽管我的父母贫穷和缺乏正规教育 , 他们还是希望孩子们不走他们的老道 , 因此我可以在一所声望很高的世俗文法学校“ Beit Hakerem ”接受教育。我父亲健康不佳，需要经常住院和动手术。并在我 11 岁时去世了。我妈妈必须勉力支撑 , 我在那个小小年纪就开始帮她了。在课余时间我做过清洁工 , 保姆和家教等各种工作。但是尽管我们勉力而为，也挣不到足够的钱养家。因此一年后 , 我母亲决定搬到另一座城市特拉维夫 , 与她的姐妹们离得更近些。在那里 , 我完成了我的高中教育。尽管生活拮据 , 我的母亲始终支持我继续学习的愿望。高中毕业后，我在医疗部队的绝密办公室中度过了我的义务服役期 , 在那里我有幸接触到临床和医疗问题。服役结束后，我入读耶路撒冷希伯来大学，主修化学、生物化学和生物物理，获得本科和硕士学位。然后到魏茨曼研究所从事有关胶原蛋白的高分辨率结构的博士论文工作。毕业后我在美国宾夕法尼亚州的匹兹堡的梅隆研究所做博士后研究，继续研究纤维蛋白 ( 肌肉 ), 然后转到麻省理工大学 (MIT) 学习球形蛋白核酸酶的结构。 1970 年底完成我的博士后研究后 , 我回到了魏茨曼研究所。在那里 , 我发起并建立了以色列的第一个生物晶体学实验室 , 在之后十年中几乎是以色列唯一的生物晶体实验室。二十世纪七十年代末 , 我是魏茨曼研究所的一名年轻研究员 , 但怀有一个雄心勃勃的计划 , 要阐明关于活细胞的一个悬而未决的重大问题 : 蛋白质生物合成的过程。为此目的 , 我想确定核糖体的三维结构 -- 用于将基因编码中的指令转化为蛋白质的细胞工厂，从而揭示出主导这一过程的机理。这是一个历时 20 多年的漫长的探索的开始。但是在国际科学界对我的研究计划反应不佳，怀疑甚至嘲笑。我只能把这个艰辛的探索过程比作攀登珠穆朗玛峰的旅程 , 当你登上一个高峰后，只是发现一个更高的珠穆朗玛峰站在你的面前。我与柏林的马克普朗克分子遗传学研究所的 Wittmann 教授在这些领域展开合作 , 他在学术和经费上支持这些研究。与此同时 , 我利用初期的微薄经费和美国国立卫生研究院 (NIH) 的资助继续维持我在魏茨曼研究所的实验室。多年后 , 由海伦 Kimmel 夫人在魏茨曼研究所建立了一个大分子组装研究中心 , 因此我得以领导一个由来自世界各地的研究人员组成的团队。虽然我的研究开始是为了理解生命的一个基本组成部分 , 但它已经导致了对一些最广泛使用的抗生素的作用机理的详细了解。我的研究结果可能不仅有助于开发更有效的抗菌药物 , 而且可以给科学家提供新的武器来对抗耐药性细菌 -- 这是第二十一最紧迫的医学挑战之一。由于核糖体对生命具有非常重大的意义 , 世界各地的科学家们已经尝试多年试图揭示其工作机理。核糖体的结构成为问题的关键。如果对它的空间结构缺乏了解 , 就不可能形成核糖体工作机理的全面的了解。为了揭示分子水平上的三维结构 , 晶体是必需的。但是培养核糖体晶体面临额外的挑战。核糖体是蛋白质和 RNA 链的复合体 ; 它的结构极其错综复杂 ; 它是异常灵活 , 不稳定 , 缺乏内在的对称性 , 这些特点都使核糖体结晶成为一项极具挑战性的任务。二十世纪八十年代初 , 我们在以色列的魏茨曼研究所和德国的马克普朗克研究所 , 成功制得了世界上第一个核糖体微晶体。我特别为这一目的而发展的流程 , 包括了一个由魏茨曼研究所的 Zamir 教授 , Ruth Miskin and David Ellison 所建立的可结晶化核糖体的制备方法。我的灵感来自于一篇关于冬眠熊的文章 , 它在冬眠前以有序的方式在细胞中包起核糖体 , 并在几个月内保持完好和潜在的功能不变。假设这是长期保持核糖体活动的自然策略 , 我从生活在严酷条件下的生物体中寻找核糖体 , 首先是由埃德曼博士给出的半嗜热生物 , 后来我开发了一个基于取自生活在极端环境中如死海 , 温泉和原子桩（ atomic piles ）的顽强细菌核糖体的独特的实验系统。这样 , 我们设法在相当短的时间内制备核糖体的初始微晶体。然而 , 即使在获得初步的衍射结果后 , 当我描述了我的研究计划以确定核糖体结构时，许多杰出的科学家却以讽刺和怀疑作为回应。结果 , 我成为了世界的梦想家 , 村里的傻瓜 , 民间科学家 , 和被幻想驱使的人。在八十年代中期 , 基于前期生物化学工作（ Malkin Rich, 1967, Blobel Sabatini, 1970 ），我们预言了一个跨越大核糖体亚基的隧道的存在 , 并假定这是新生蛋白质在形成过程中的不断延伸的通道 - 直到它脱离核糖体。在我的研究过程中 , 我开发了许多新技术 , 至今仍广泛应用于世界各地的结构生物学实验室。其中之一是低温生物晶体学 , 它包括将晶体暴露在极低的温度下 , – 185 ° C, 以尽量减少 X 射线轰击下晶体结构的解体。我们进行这个实验的那天特别独特。罕见的 Eureka! 事件之一。回想起来 , 我的兴奋程度仅次于十多年前第一次看到我们的第一个高分辨率结构。事实上 , Eureka! 类型的实验并不常见 , 尽管我们经常从克服复杂的挑战中获得愉悦的感觉。（作者注：我理解这里的 Eureka! ，应该是登顶喜马拉雅山巅峰是的那种感受吧！）在九十年代中期 , 当我们证明了核糖体结晶学的可行性之后 , 世界顶尖大学或研究机构的若干研究小组也同时开展这方面的研究。由于他们可以重复我们的实验流程 , 我在这一领域不再孤单。在九十年代末 , 由于晶体制备技术、 X- 衍射检测技术和衍射相得测定技术的改进，我们以及那些使用我们的实验系统成功地突破了分辨率屏障。核糖体的小亚基的第一张电子密度图是一个真正的突破 , 对我来说 , 是一个巨大的兴奋。然后 , 在 2000 年和 2001, 我们发表了细菌核糖体两个亚基的第一个完整的三维结构。这些发现显然构成了我在 20 年的研究生涯中的高峰 , 但是我对核糖体的探索还远远没有完成。有了新的有关核糖体结构的洞见 , 我可以继续深入研究以揭示核糖体的工作机理 , 以及抗生素药物是如何阻断细菌核糖体的作用的。由于核糖体对生命是如此的重要 , 许多抗生素药物都是以阻断其作用而生效。我们在长期寻求解决核糖体结构和功能方面所取得的进展 , 也可能为改进现有的抗生素药物或设计新的抗菌药铺平道路。因此 , 我们将细菌核糖体结晶为病原体模型 , 并与二十多个抗生素化合物逐个结合。我们发现 , 药物在核糖体结构中的特定口袋中绑定 , 位于或靠近功能中心 , 因此可以阻止它们 , 使得核糖体不能制造蛋白质。自从 2001 年这些发现在自然杂志发表以来 , 我们已经揭示了几乎所有针对核糖体的抗生素的作用途径 , 我们在这一领域的研究仍在进行中。对所有科学家来说 , 真正的科学发现是在顶尖的。就我而言 , 我可以回忆起曾经有人说过这样的话 : ' 为什么要在核糖体上工作 , 他们已经死了 ... 我们知道关于他们的一切 , 或者 : ' 这是一条死胡同 ', 或者 : ' 在你到达之前你会死的 ' 。事实上 , 令我满意的是 , 这些预测被证明是错误的 , 核糖体是活的和富有活力的 ( 我也是如此 ), 他们的高分辨率结构刺激产生了许多先进的研究。将来呢？我们计划去寻找遥远的过去。核糖体是在每一个生命体中发现的 -- 从酵母和细菌到哺乳动物 -- 它们的活性部位的结构在整个进化过程中都得到了格外完好的保存。我们已经确定了在当代核糖体内的一个区域 , 它似乎是产生肽键的原始机器的遗迹 , 实质上是产生生命的。这些第一个核糖体是如何出现的？他们是如何开始生产蛋白质的？它们是如何演变成我们今天在活细胞中看到的成熟的蛋白质工厂？我们计划在今后的工作中回答这些问题和相关的疑问。授予诺贝尔奖将核糖体暴露给公众。它激发了真正的科学兴趣 , 并打开了许多年轻人的想象力。我有一头卷发 , 在以色列有一句新的谚语 : 卷发指的是一个充满核糖体的脑袋。此外 , 我们的研究增加了可爱的北极熊周围的关注 , 这激发了我自己的研究 , 因为我们现在正面临气候变化的威胁。译自 Les Prix Nobel. The Nobel Prizes 2009, Editor 好的 Karl Grandin, , Stockholm, 2010

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由‘属’到‘种’，体验菌群鉴定新标准

ljnliu 2015-4-22 22:35

菌群多样性鉴定首选 16SrDNA 测序在原核微生物中，16S rDNA因其序列在物种间的高度多样性，成为细菌分类学研究的“分子钟”。16SrDNA指的是基因组中编码核糖体16SrRNA分子的对应的DNA序列,基因全长1542 bp，由9个可变区和10个保守区组成。其中保守区反映了生物物种间的亲缘关系，而可变区则表明物种间的差异，且变异程度与细菌的系统发育密切相关。16S rDNA测序即是对16S rDNA特定可变区（可选择单可变区或是多可变区）进行PCR扩增，再结合高通量测序和生物信息分析，帮助研究人员进行大规模鉴定群落组成，表达丰度，以及开展系统进化分析的方案。该方案因其无需分离培养细菌，实验操作简单，并可大规模鉴定特定生境中全部菌群而成为研究微生物群落多样性的首选方案。菌群鉴定到“种”具有重要应用价值基于丰富的数据库， 16SrDNA 测序配合专门开发的数据分析程序可以将菌群鉴定到分类学上“种”的级别。在医学研究中，将菌群鉴定到种的级别具有重要的临床应用价值，因为这不仅可以鉴定出某种传染病的关键致病菌种，还可以帮助临床医生选择适合的抗生素，以及确定治疗持续的时间和制定传染控制程序。在农业生产中，牲畜、农作物的生长既离不开与菌群的共生作用，也时常受到多种不同病菌的侵染而影响发育，减产，甚至造成死亡，如鉴定出引起某一病害的关键或是占主导的菌种，缩小致病菌范围，将显著促进开发出更有针对性的控制策略。联川生物率先将菌群鉴定精细到种联川生物（美国 LCSCIENCES 中国公司）依托丰富的项目研发经验，勇于创新的精神，率先将行业通行的 16S rDNA 测序菌群从鉴定到“属（ Genus ）”的级别，提升至鉴定到“种（ Species ）”的级别，帮助科研人员更精细地定位关键菌种，利于快速开展后续的功能研究。技术优势 1. 国内首家提供16S rDNA测序菌群鉴定到“种”。基于最新版Greengene和自建数据库，结合自主开发的分析注释工具，鉴定菌种多达4414个种，覆盖2106个属。 2. 国内率先提供16S rDNA双可变区（V3+V4）测序，扩增引物经过反复优化可以扩增出绝大部分已报道的细菌和古生菌，使菌种鉴定更丰富更准确 3. 群落多样性分析内容丰富，菌群鉴定、丰度与结构分析，系统进化分析等，通通齐备研究实例实例一 16S rDNA 测序鉴定肠道菌群中与急性呼吸窘迫综合征密切相关的菌种肠屏障功能障碍可引起细菌和内毒素迁移，导致脓毒症，最终导致肺损伤，这些是引发急性呼吸窘迫综合征（ ARDS ）的最重要因素。然而，在 ARDS 过程中，肠道改变粘膜屏障和微生物群落的机制仍不清楚。本研究中，研究人员采用 16S rDNA 测序对健康和疾病状态下的肠道菌群的丰度和多样性进行研究。测序结果揭示在 ARDS 组和对照组中分别存在 4142 个和 3780 个菌种，约有 18.8% 的菌种是两者共有的。相比于对照组， ARDS 组具有更高的多样性指数，在 Fusobacteria ， Helicobacter 和 Roseburia 下具有较少数量的种。该结果暗示，对特定菌进行检测可进行 ARDS 的早期诊断。 Yan Li, Xiang Yong Liu, Ming-Ming Ma, et al . (2014) Changes in intestinalmicroflora in rats with acute respiratory distress syndrome. World JGastroenterol 20(19): 5849-5858. 实例二 16S rDNA 测序研究 2 型糖尿病对龈下菌斑特定菌群的作用糖尿病是慢性牙周炎的主要危险因素。本研究中，研究人员采用 16S rDNA 测序对 2 型糖尿病对患者的龈下菌斑细菌成分进行鉴定和分析。实验样本来自四组志愿者：非糖尿病也未患牙周炎，非糖尿病患牙周炎， 2 型糖尿病患者未患牙周炎，和 2 型糖尿病患者患牙周炎。 16S rDNA 序列被分为 16 个门， 27 个纲， 48 个目， 85 个科， 126 个属， 1141 个种级别的 OTU 。将牙周健康样本与牙周炎样本比较，鉴定出 20 个牙周健康相关的 OTUs 和 15 个牙周炎相关的 OTUs 。在牙周健康的受试者中，三个属（ Prevotella ， Pseudomonas ， Tannerella ）和 9 个 OTUs 的丰度在糖尿病患者与非糖尿病对照者间存在显著差异。在患有牙周炎的受试者中， 3 个门丰度（ Actinobacteria ， Proteobacteria ，和 Bacteriodetes ）， 2 个属（ Actinomyces ， Aggregatibacter ），以及 6 个 OTUs 的丰度在糖尿病患者与非糖尿病患者间也存在显著不同。该研究结果表明， 2 型糖尿病可以改变龈下菌斑的细菌组成。 Zhou M, Rong R, Munro D, Zhu C, Gao X, etal. (2013) Investigation of the Effect of Type 2 Diabetes Mellitus onSubgingival Plaque Microbiota by HighThroughput 16S rDNA Pyrosequencing. PLoSONE 8(4): e61516. 联川生物-16S rDNA测序报告导读v1.5.pdf

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[转载]英开发出高度复杂的人造分子机器

crossludo 2013-1-12 12:18

英开发出高度复杂的人造分子机器据物理学家组织网1月11日（北京时间）报道，英国曼彻斯特大学的研究团队通过模拟自然分子的制造过程，研发出了高度复杂的人造分子机器，是目前世界上同类分子机器中最为先进的，可谓在实验室内掀起了一场微尺度的工业革命。相关科研报告发表在最新一期的《科学》杂志上。这种装置让科学家们拥有了控制组装顺序的高度自由环状物沿着杆移动时收集化学基团的动画视图此项研究由该校化学学院的戴维·利教授所主导。他解释说，这种借助分子（链）来合成制造分子的机器开发方式就像汽车厂里的机械装配流水线。该种机器最终能够提升分子的制造效率和成本效率，并使所有由分子水平开始的人工制造领域受益。例如，科研人员正在改进当前的机器来生产盘尼西林等药物。这种机器只有数纳米长，而且只能通过特殊的设备才能看到。它的创造灵感源自天然存在的复杂的“分子工厂”，如来自DNA的信息就可被用于规划分子构建模块的连接，并使其处于正确的顺序。在这些工厂中，最特别的当属核糖体，这种大规模的分子机器存在于所有的活体细胞之中。而此次的分子机器研发正是基于核糖体。它的突出特色是具有一个功能化的纳米环，其能在分子轨道上移动，并拾起轨道上的构建模块，且以特定的顺序将它们连接在一起，以合成所需的新分子。首先，纳米环会穿过分子链并借助铜离子开展装配过程。随后，一个“反应臂”将被附着在机器的剩余部分并开启操作。纳米环会沿分子链上下移动直至被前方的构建模块挡住去路，之后“反应臂”将从轨道上卸除这一障碍，并将其传送至机器上的另一位置，激发“反应臂”上活性部位的活力。这样纳米环就能自由沿分子链移动，直到遇到下一个构建模块。如此反复，就能在纳米环上构建出新的分子结构。当所有的构建模块都从轨道上移除时，纳米环的去分子链和合成过程便会结束。研究人员表示，目前制造出的原型机器远没有核糖体那般高效。核糖体能够在1秒内连接20个构建模块，连接上限多达150个。而当前他们仅用分子机器连接了4个模块，连接每个模块更要耗时12小时。但科学家称，可以大规模并行推进这样的装配过程，其已经在实验室内使用百万万亿（10的18次方）架同样的机器并行实现了分子的构建。戴维·利说，下一步他们会致力将更多的构建模块囊括其中，以利用人造分子机器制造出更复杂的分子，也有望打破自然和现有合成方式的局限，构造出全新类型的分子。总编辑圈点这是小到极限的工业流水线——利用单个分子的形状，纳米环在纳米轨道上前进，一路添加零件。汽车装配厂，打毛衣的织针，还有纳米流水线，大小悬殊，实质都是循环往复地构造，它们展示出人类智慧的精巧。然而，即使这种最为先进的微观制造技术，效率也远比不上细胞内的日常合成过程，这不禁让我们感叹，自然演化出的生命秩序，竟可以如此复杂。

个人分类: 人工生命|1269 次阅读|0 个评论

能合成多肽的人造小分子机器

biophysicalchem 2013-1-11 08:55

核糖体按照信使RNA指定的氨基酸序列来构建蛋白质。在这里，研究人员设计、合成了一个小分子机器，该机器沿着的分子链按照序列特异性方式进行多肽合成。该小分子机器的化学结构是基于一个轮烷，分子环拧到一个分子桥。环带有硫醇盐基团，可以反复按照特定顺序删除氨基酸，并将它们运送到的多肽生长延长位点。实验结果表明大约有10 18 的小分子机器在并行进行合成；这一过程会产生毫克量级多肽。串联质谱实验确认只产生了单一多肽序列。英文全文见： http://www.sciencemag.org/content/339/6116/189.full Sequence-Specific Peptide Synthesis by an Artificial Small-Molecule Machine Bartosz Lewandowski 1 , Guillaume De Bo 1 , John W. Ward 1 , Marcus Papmeyer 1 , Sonja Kuschel 1 , María J. Aldegunde 2 , Philipp M. E. Gramlich 2 , Dominik Heckmann 2 , Stephen M. Goldup 2 , Daniel M. D’Souza 2 , Antony E. Fernandes 2 , David A. Leigh 1 , 2 , * The ribosome builds proteins by joining together amino acids in an order determined by messenger RNA. Here, we report on the design, synthesis, and operation of an artificial small-molecule machine that travels along a molecular strand, picking up amino acids that block its path, to synthesize a peptide in a sequence-specific manner. The chemical structure is based on a rotaxane, a molecular ring threaded onto a molecular axle. The ring carries a thiolate group that iteratively removes amino acids in order from the strand and transfers them to a peptide-elongation site through native chemical ligation. The synthesis is demonstrated with ~10 18 molecular machines acting in parallel; this process generates milligram quantities of a peptide with a single sequence confirmed by tandem mass spectrometry.

个人分类: 药物设计|3959 次阅读|1 个评论

[转载]科研动态 11月22日

xupeiyang 2012-11-22 12:01

· 千人教授张康新成果，甲基化暴露你的年龄 (11-22) · PNAS惊人发现：核糖体兼具调控功能 (11-22) · 光遗传学领域先锋Nature发表新成果 (11-22) · Cell子刊：全能的神经元 (11-22) · Nature：自闭症的新曙光 (11-22) · Cell Stem Cell十大热点文章（11月） (11-22) · Nature新发现为药物研发提速 (11-22) · 美发现影响血管健康的重要遗传因子 (11-22) · RNAi顶级科学家最新Nature解析特殊机制 (11-21) · Cell重要论文：有毒蛋白的克星 (11-21) · MCB：停不下来的癌细胞 (11-21) · Nature子刊：突破性测序技术绘制甲基化图谱 (11-21) · mBio：揭秘新型冠状病毒 (11-21) · Nature子刊：扭转代谢的紊乱 (11-21) · 十年探索，甲基化与癌症 (11-21)

个人分类: 科研动态|1536 次阅读|0 个评论

[转载]悲伤的分子生物学（转）

热度 3 luyuyang 2012-5-17 12:52

转个几年前的东西。有个mRNA，觉得自己很孤单，就拉个核糖体过来翻译个蛋白给自己作伴，翻译好之后对蛋白说：“你好，我是你的模板。”蛋白说：“你好，我是 RNase。” mRNA沉默了一下，说：“没关系,反正我本来也活不了多久.你就陪陪我吧。” 蛋白说：“好”。于是两个人（？？？）就手拉手默默地站在一起。过了一会儿蛋白忽然说：“其实我现在还不是RNase。” mRNA：“嗯。” 蛋白：“我现在只是多肽。” mRNA笑了。蛋白：“可是我很快就会变成真的RNase了。” mRNA：“没有关系。我总是要死的。” 于是蛋白依旧和mRNA靠在一起，他慢慢地转圈，折叠，开始修饰自己。他越来越像真的RNase，而mRNA慢慢地开始降解。蛋白说我走吧，离开了我你也许能活得久一些呢。 mRNA说你别走。我有些话要和你说。 mRNA说，你知道么，我也有过一个模板，他叫DNA。蛋白说：“他现在在哪里呢？” mRNA说：“他的启动子关闭了。他睡着了。” 蛋白问：“是谁把他的启动子关掉的呢？他还会醒过来吗？” mRNA说：“是我把他关掉的。”然后他又笑笑：“但是他还会醒的，我一消失，他就又会醒来了。” mRNA说：“我记得我刚被转录出来的时候，DNA对我说，你好，我是你的模板。我说你好，我是mRNA。他笑着说很高兴见到你，然后就慢慢睡着了。” 蛋白没有说话。 “我很想念他。”mRNA的声音越来越虚弱，“我马上就要消失了。如果他醒过来，如果你碰到他，请替我再和他说一句你好吧。” 然后mRNA就被降解掉了。 DNA慢慢醒了过来，看到旁边站着一个蛋白正小心翼翼地看着他。蛋白看DNA醒了，说：“你好，我是RNase。” DNA说：“你好，我是DNA。” 蛋白：“你好。” 蛋白：“第二句你好，是mRNA让我对你说的。” DNA想起来，他上次睡觉之前，转录了一个mRNA，可是就说了一句话，自己就睡着了。 DNA：“mRNA他在哪里？” 蛋白答非所问：“他说他很想念你。” DNA笑了：“我也很想念他。” 蛋白：“他已经被降解了。” ……………………………… 蛋白：“有时候我却羡慕他。” DNA：“为什么？” 蛋白看看DNA，说：“因为你也在想念他啊。”蛋白说完，忽然觉得湿湿的。原来是自己哭了。哭着哭着，蛋白就水解了。（= =|||||||||||||||||） DNA终于又转录了一个mRNA。 DNA说：“你好，我是你的模板。” mRNA说：“你好，我是mRNA。” DNA仔细地看着mRNA：“你和他，真是一模一样。” mRNA：“谁？” DNA：“我上一次转录的mRNA。”停了停，又说：“你们明明是一样的，为什么我还在想念他呢？”说完，DNA慢慢合上了眼睛（…）。如果相遇的尽头注定是错过，是不是，还是做一个内含子好一些呢？

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[转载]悲伤的分子生物学

热度 2 pingcn 2012-1-27 22:56

有个mRNA，觉得自己很孤单，就拉个核糖体过来翻译个蛋白给自己作伴。翻译好之后对蛋白说：“你好，我是你的模板。”蛋白说：“你好，我是RNase。” ———— mRNA沉默了一下，说：“没关系，反正我本来也活不了多久，你就陪陪我吧。” 蛋白说：“好。” 于是两个人就手拉手默默地站在一起。过了一会儿蛋白忽然说：“其实我现在还不是RNase。” mRNA：“嗯。” 蛋白：“我现在只是多肽。” mRNA笑了。蛋白：“可是我很快就会变成真的RNase了。” mRNA：“没有关系。我总是要死的。” 于是蛋白依旧和mRNA靠在一起，他慢慢地转圈，折叠，开始修饰自己。他越来越像真的RNase，而mRNA慢慢地开始降解。蛋白说：“我走吧，离开了我你也许能活得久一些呢。” mRNA说：“你别走。我有些话要和你说。” mRNA说：“你知道么，我也有过一个模板，他叫DNA。” 蛋白说：“他现在在哪里呢？” mRNA说：“他的启动子关闭了。他睡着了。” 蛋白问：“是谁把他的启动子关掉的呢？他还会醒过来吗？” mRNA说：“是我把他关掉的。”然后他又笑笑，“但是他还会醒的，我一消失，他就又会醒来了。” mRNA说：“我记得我刚被转录出来的时候，DNA对我说，你好，我是你的模板。我说你好，我是mRNA。他笑着说很高兴见到你，然后就慢慢睡着了。” 蛋白没有说话。 “我很想念他。”mRNA的声音越来越虚弱，“我马上就要消失了。如果他醒过来，如果你碰到他，请替我再和他说一句你好吧。” 然后mRNA就被降解掉了。 ———— DNA慢慢醒了过来，看到旁边站着一个蛋白正小心翼翼地看着他。蛋白看DNA醒了，说：“你好，我是RNase。” DNA说：“你好，我是DNA。” 蛋白：“你好。” 蛋白：“第二句你好，是mRNA让我对你说的。” DNA想起来，他上次睡觉之前，转录了一个mRNA，可是就说了一句话，自己就睡着了。 DNA：“mRNA他在哪里？” 蛋白答非所问：“他说他很想念你。” DNA笑了：“我也很想念他。” 蛋白：“他已经被降解了。” ……………………………… 蛋白：“有时候我却羡慕他。” DNA：“为什么？” 蛋白看看DNA，说：“因为你也在想念他啊。” 蛋白说完，忽然觉得湿湿的。原来是自己哭了。哭着哭着，蛋白就水解了。 ———— DNA终于又转录了一个mRNA。 DNA说：“你好，我是你的模板。” mRNA说：“你好，我是mRNA。” DNA仔细地看着mRNA：“你和他，真是一模一样。” mRNA：“谁？” DNA：“我上一次转录的mRNA。”停了停，又说：“你们明明是一样的，为什么我还在想念他呢？” 说完，DNA慢慢合上了眼睛。 ———— 如果相遇的尽头注定是错过，是不是，还是做一个内含子好一些呢？

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林岛诺贝尔奖获得者大会的精彩前奏！

热度 1 wz1416 2011-6-23 19:05

此篇博客同时登载于林岛会议 Nature 官方博客上，欢迎访问： http://lindau.nature.com/lindau/2011/06/chao_wang_i/ 林岛诺贝尔奖得主大会是一年一度的科学盛会，诺贝尔奖得主和世界各地的青年科学家将齐聚一堂，相互交流，畅所欲言。今年，我有幸被选为中国大陆25位博士生代表团之一，参加此次盛会。出发的日期一天天临近，邮箱里也开始经常收到有关会议的讯息，宛若号角声声，使心情不由得兴奋和激动起来。如果说林岛大会是一场隆重而美妙的科学交响曲的话，几天前约纳特（Ada Yonath）教授的来访可谓是精彩的前奏，激起了我对林岛之行的无限憧憬。来自以色列的约纳特教授因为对核糖体的结构及功能的研究与英国拉马克里希南（Venkatraman Ramakrishnan）教授、美国施泰茨（Thomas Steitz）教授共享2009年的化学诺贝奖。我所在的中国科学院生物物理研究所在结构生物学领域也有着深厚的历史积淀，曾经在70年代报道了胰岛素分子的三维结构图，并被另一位诺贝尔奖得主霍奇金（Dorothy Crowfoot Hodgkin）教授在《自然》杂志上撰文评述称那是“当时世界上最精确的胰岛素电子密度图”。随后研究所的发展壮大进一步加深了我们在该领域的影响与造诣。相似的工作背景，让约纳特教授的交流访问有了更特别的意义。她是位非常慈祥而有趣的老太太，头上卷曲的发丝被她自称为恰似她所解析的核糖体结构，令人忍俊不禁。在做报告的过程中，谈及研究中的一些波折和趣事时，她时常会露出会心的微笑，让人觉得她真心热爱着她所做的工作。所谓英雄人物必有其胆识之处，当时的科学家几乎都认为核糖体是不可能生长出晶体以用于高分辨率三维结构的解析，她却勇于去尝试这项工作。又所谓英雄人物必有其聪明之处，她从北极熊冬眠时核糖体会自动紧凑堆积的现象中获得启示，觉得核糖体一定能结晶，并从极端环境诸如死海的细菌中提取核糖体进行实验。经过漫长的努力，最后终于成功地向世人展示了生物体内极其复杂的蛋白质合成工厂——核糖体的高分辨率工作图景。其实我也有一部分工作是在进行生物大分子的晶体生长，但时常觉得这项工作比较枯燥，乏味，因为很多都是重复工序的批量筛选。约纳特教授说，其实她也遇到很多困难，也曾怀疑过，每一个困难都觉得像珠穆朗玛峰一样高，当你费力地爬上了峰顶，却发现面前还有更高的山峰。但是，如果你想看见精彩的风景，就必须继续前行！这些话都是温暖的鼓励，最重要的是，她的结果所展现出的生物大分子的精妙之处以及其对新药研发的重大推动，让人觉得所有的努力和付出都是值得的。在林岛，将有更多像约纳特教授这样的大师聚集一堂，让人充满期待。我希望能见到切哈诺沃（Aaron Ciechanover）和赫什科（Avram Hershko）教授，他们因发现蛋白质泛素化降解而获得诺贝尔奖。我所做的领域与他们的领域有一定关联，我研究蛋白质在体内如何折叠成正确的构象以赋予它们生物学活性，而他们做的是细胞如何清除体内冗余的蛋白质将其降解。我想和他们探讨关于蛋白质错误折叠疾病（如很多神经退行性疾病是由于蛋白质错误折叠进而聚集不能被降解而导致）的有关问题。另外，我也希望能见到钱永健教授。实验室的师兄前段时间在意大利聆听了他的报告，非常兴奋地告诉我说这个报告是他有生以来听过最棒的！而且我接下来的工作将要用到他研发的荧光蛋白，所以希望能和他多交流听听他的意见。想见的还有很多，我还曾经有想法把将要参加会议的诺贝尔奖获得者所发表过的重要文献都研读一遍，但因为最近一直忙于准备博士期间的第二篇论文，所以搁置了。想来有些遗憾，所以我得在开会的过程中积极思考和交流，希望能收获更多。还有一件非常让人高兴的事情是，我将和从全国各个大学和研究所筛选出来的其他优秀博士生一起踏上这段美妙的旅程！在即将到来的在德国的半个月里，将会发生什么有趣的事情呢？敬请期待！

个人分类: 学术会议|5353 次阅读|0 个评论

[转载]核糖体

sungd 2011-5-26 13:33

蛋白质合成是细胞代谢最复杂也是最核心的过程，其中涉及到200 多种生物大分子参与作用。早在 1950 年，人们利用放射性同位素标记法证明了核糖体是蛋白质合成的部位，其结构和功能一直倍受关注。任何生物的核糖体都是由大小两个亚基组成，真核细胞80S 核糖体包括60S 大亚基和40S 小亚基，原核细胞70S 核糖体包括50S 大亚基和30S 小亚基。30S 小亚基包含1 个16S rRNA 和21 种蛋白质，50S 大亚基包含了1 个23S rRNA、1 个5S rRNA 和34 种蛋白质，蛋白质含量约占三分之一，而rRNA 的含量占三分之二。在蛋白质生物合成中，rRNA 与蛋白质两者究竟谁起主导作用，一直是人们感兴趣的问题，并提出不少假说。 1 rRNA 功能的假说关于rRNA 功能的假说主要有三种：①rRNA 主要作为核糖体蛋白质装配的结构骨架，在蛋白质合成中，核糖体蛋白质起催化作用；②rRNA 是一种决定蛋白质序列的物质；③rRNA 具有催化活性，它直接催化蛋白质的合成。自从1926 年美国化学家Sumner 首次从刀豆中提取了脲酶结晶并证明是蛋白质以来，有很多种酶被分离并经研究证明是蛋白质，因此长期以来人们一直认为酶的化学本质就是蛋白质，人们也理所当然地接受了第一个假说，认为核糖体中的蛋白质是作为酶催化蛋白质的合成。1960 年前后，mRNA 的发现否定了第二种假说。对于第三种假说，人们始终处于怀疑状态，因为它是对酶是蛋白质学说的极大挑战。 1982 年Cech 发现原生动物四膜虫rRNA 前体（约 6400 个nt）在鸟苷（G）或其衍生物以及Mg2 + 存在下能切除自身413 个核苷酸的内含子，并将两个外显子拼接起来变成成熟的rRNA，证明RNA 具有催化功能，并称之为核酶（ribozyme）。1983 年Altman 等确认大肠杆菌RNaseP（一种核糖核蛋白复合体）中的RNA 组分在较高Mg2 + 浓度下具有类似全酶的催化活性。自此以后，自然界中的RNA 催化功能不断被发现，T. Cech 和 S. Altman 也因为核酶的发现而荣获1989 年诺贝尔化学奖。核酶的发现具有重要的意义，在酶学领域，打破了多年来“酶的化学本质就是蛋白质”的传统观念；在 RNA 领域，这一发现对传统观念的冲击更大，它使人们认识到，RNA 的生物功能远非“传递遗传信息”那么简单，人们开始重新审视RNA 的生物学功能。直到最近，通过X 射线衍射分析核糖体大、小亚基的结晶，才证实了肽键的形成是由r RNA 催化，核糖体就是一种核酶，人们逐渐开始接受第三种假说。特别是近年来， 30S 亚基、50S 亚基和70S 亚基核糖体高分辨率结构的解析，能使人们从结构上较全面地评价RNA 在核糖体中的作用。已经可以得出结论，在核糖体内蛋白质主要起维持rRNA 的构象，起辅助作用；在蛋白质合成过程中rRNA 起到非常重要的作用。 2 核糖体是一种核酶 2. 1 肽酰转移酶中心生物体内绝大多数生化反应由酶（蛋白质）催化控制。多少年来，人们努力寻找催化蛋白质生物合成的关键酶———肽酰转移酶。核糖体大亚基的精细结构表明，核糖体大亚基空腔的底部，是 P 位点上肽酰tRNA 与A 位点上氨酰tRNA 相互作用形成肽键的部位，称为肽酰转移酶中心。在肽键形成处2nm 的范围中，完全没有蛋白质的电子云存在，肽酰转移酶中心完全由23SrRNA 的结构域V 组成。肽酰 tRNA 和氨酰tRNA 是通过与23SrRNA 的碱基配对进行精确定位的，这对于核糖体催化活性的发挥非常重要。P 位点上肽酰tRNA 的第74、75 位2 个胞嘧啶（C）与23SrRNA 上P 环（helix80）的2 个鸟嘌呤（G）配对；对；A 位点上氨酰tRNA 的第75 位C 与23SrRNA 上A 环（helix92）的配对。这些相互作用决定了A 位点上氨酰tRNA 上9 氨基的位置，从而便于9 氨基攻击P 位点tRNA 相连的多肽链上的羰基碳原子。 2. 2 mRNA 通道 Fnank 认为，穿过30S 亚基颈部，从细胞质一侧延伸进入亚基间的缝隙有一个通道，该通道即为mRNA 进入核糖体的通道。在通道的附近 16SrRNA 的3’端1400 ～ 1500 核苷酸序列高度保守，能与mRNA 相互作用。由于小亚基颈部的空间局限使得 mRNA 的解码区呈现U 转角构象。 2. 3 肽通道及核糖体上其他活性位点人们发现在大亚基表面的峡谷中部有一开口，在开口的下方连有一狭窄的通道，长约8. 5nm，孔径大小不等（孔径最大 2nm，最小1nm），该通道即为肽通道，主要由23SrRNA 结构域I—V 组成，同时一些蛋白质如L4、L22、L39 等也发挥了重要作用。在其余的一些核糖体活性位点如 E 位点，tRNA 与16S、23SrRNA 接触的同时，tRNA 的反密码臂与S7 蛋白接触面很大，T:C 环、T:C 臂与L1 蛋白接触。核糖体大亚基与小亚基之间存在接触面，这些接触面称为桥，总共有12 对桥将大、小亚基连接起来，它们还起到大、小亚基间传递信息的作用。在这些桥中，除了3 对桥中包含了蛋白质，其余的桥都由 rRNA 组成。RNA 桥主要由16SrRNA 小沟与23SrRNA 小沟之间的相互作用来建立。RNA 一蛋白质桥则通过蛋白质识别RNA 结构而实现。核糖体结晶结构表明，催化肽键形成的肽酰转移酶中心完全由rRNA 组成，大量蛋白质都远离核糖体的功能中心，位于核糖体的表面，它们更多的是起到稳定rRNA 构象的作用，作为核糖体的结构支架。体外试验已证明在没有蛋白质存在的情况下，核糖体仍然能够解读mRNA，促进肽键形成并合成多肽链。因此推测，在核糖体的进化过程中，最先出现的核糖体可能完全是由rRNA 组成的，并且具有肽酰转移酶中心，但其体型可能更小，结构更简单，功能也更加有限。在进化过程中，蛋白质才加入核糖体，从而起到稳定rRNA 的作用，并增加其功能。由于核糖体的结构非常复杂，对核糖体结构研究还在继续，研究的最终目的是在原子水平上的分辨，以揭示核糖体组分间的确切的相互作用。"

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[转载]悲伤的分子生物学

热度 1 Biopolis 2011-3-12 15:33

悲伤的分子生物学有个mRNA，觉得自己很孤单，就拉个核糖体过来翻译个蛋白给自己作伴，翻译好之后对蛋白说：“你好，我是你的模板。”蛋白说：“你好，我是 RNase。” mRNA沉默了一下，说：“没关系,反正我本来也活不了多久.你就陪陪我吧。” 蛋白说：“好”。于是两个人（？）就手拉手默默地站在一起。过了一会儿蛋白忽然说：“其实我现在还不是RNase。” mRNA：“嗯。” 蛋白：“我现在只是多肽。” mRNA笑了。蛋白：“可是我很快就会变成真的RNase了。” mRNA：“没有关系。我总是要死的。” 于是蛋白依旧和mRNA靠在一起，他慢慢地转圈，折叠，开始修饰自己。他越来越像真的RNase，而mRNA慢慢地开始降解。蛋白说我走吧，离开了我你也许能活得久一些呢。 mRNA说你别走。我有些话要和你说。 mRNA说，你知道么，我也有过一个模板，他叫DNA。蛋白说：“他现在在哪里呢？” mRNA说：“他的启动子关闭了。他睡着了。” 蛋白问：“是谁把他的启动子关掉的呢？他还会醒过来吗？” mRNA说：“是我把他关掉的。”然后他又笑笑：“但是他还会醒的，我一消失，他就又会醒来了。” mRNA说：“我记得我刚被转录出来的时候，DNA对我说，你好，我是你的模板。我说你好，我是mRNA。他笑着说很高兴见到你，然后就慢慢睡着了。” 蛋白没有说话。 “我很想念他。”mRNA的声音越来越虚弱，“我马上就要消失了。如果他醒过来，如果你碰到他，请替我再和他说一句你好吧。” 然后mRNA就被降解掉了。 ============================================ DNA慢慢醒了过来，看到旁边站着一个蛋白正小心翼翼地看着他。蛋白看DNA醒了，说：“你好，我是RNase。” DNA说：“你好，我是DNA。” 蛋白：“你好。” 蛋白：“第二句你好，是mRNA让我对你说的。” DNA想起来，他上次睡觉之前，转录了一个mRNA，可是就说了一句话，自己就睡着了。 DNA：“mRNA他在哪里？” 蛋白答非所问：“他说他很想念你。” DNA笑了：“我也很想念他。” 蛋白：“他已经被降解了。” ……………………………… 蛋白：“有时候我却羡慕他。” DNA：“为什么？” 蛋白看看DNA，说：“因为你也在想念他啊。”蛋白说完，忽然觉得湿湿的。原来是自己哭了。哭着哭着，蛋白就水解了。（= =|||||||||||||||||） ======================================= DNA终于又转录了一个mRNA。 DNA说：“你好，我是你的模板。” mRNA说：“你好，我是mRNA。” DNA仔细地看着mRNA：“你和他，真是一模一样。” mRNA：“谁？” DNA：“我上一次转录的mRNA。”停了停，又说：“你们明明是一样的，为什么我还在想念他呢？”说完，DNA慢慢合上了眼睛（…）。如果相遇的尽头注定是错过，是不是，还是做一个内含子好一些呢？

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[转载]分子的凄美邂逅

wangke321 2011-3-11 14:19

有个 mRNA ，觉得自己很孤单，就拉个核糖体过来翻译个蛋白给自己作伴，翻译好之后对蛋白说： “ 你好，我是你的模板。 ” 蛋白说： “ 你好，我是 RNase 。 ” mRNA 沉默了一下，说：“ 没关系 , 反正我本来也活不了多久 . 你就陪陪我吧。” 蛋白说：“ 好 ”。于是两个人（？）就手拉手默默地站在一起。过了一会儿蛋白忽然说：“ 其实我现在还不是 RNase 。” mRNA ：“ 嗯。” 蛋白：“ 我现在只是多肽。 ” mRNA 笑了。蛋白：“可是我很快就会变成真的 RNase 了。” mRNA ：“没有关系。我总是要死的。” 于是蛋白依旧和 mRNA 靠在一起，他慢慢地转圈，折叠，开始修饰自己。他越来越像真的 RNase ，而 mRNA 慢慢地开始降解。蛋白说我走吧，离开了我你也许能活得久一些呢。 mRNA 说你别走。我有些话要和你说。 mRNA 说，你知道么，我也有过一个模板，他叫 DNA 。蛋白说：“他现在在哪里呢？” mRNA 说：“他的启动子关闭了。他睡着了。” 蛋白问：“是谁把他的启动子关掉的呢？他还会醒过来吗？” mRNA 说：“是我把他关掉的。”然后他又笑笑：“但是他还会醒的，我一消失，他就又会醒来了。” mRNA 说：“我记得我刚被转录出来的时候， DNA 对我说，你好，我是你的模板。我说你好，我是 mRNA 。他笑着说很高兴见到你，然后就慢慢睡着了。” 蛋白没有说话。 “我很想念他。” mRNA 的声音越来越虚弱，“我马上就要消失了。如果他醒过来，如果你碰到他，请替我再和他说一句你好吧。” 然后 mRNA 就被降解掉了。 ============================================ DNA 慢慢醒了过来，看到旁边站着一个蛋白正小心翼翼地看着他。蛋白看DNA醒了，说：“你好，我是RNase。” DNA说：“你好，我是DNA。” 蛋白：“你好。” 蛋白：“第二句你好，是mRNA让我对你说的。” DNA想起来，他上次睡觉之前，转录了一个mRNA，可是就说了一句话，自己就睡着了。 DNA：“mRNA他在哪里？” 蛋白答非所问：“他说他很想念你。” DNA笑了：“我也很想念他。” 蛋白：“他已经被降解了。” ……………………………… 蛋白：“有时候我却羡慕他。” DNA：“为什么？” 蛋白看看DNA，说：“因为你也在想念他啊。”蛋白说完，忽然觉得湿湿的。原来是自己哭了。哭着哭着，蛋白就水解了。（= =|||||||||||||||||） ======================================= DNA 终于又转录了一个mRNA。 DNA说：“你好，我是你的模板。” mRNA说：“你好，我是mRNA。” DNA仔细地看着mRNA：“你和他，真是一模一样。” mRNA：“谁？” DNA：“我上一次转录的mRNA。”停了停，又说：“你们明明是一样的，为什么我还在想念他呢？”说完，DNA慢慢合上了眼睛（…）。如果相遇的尽头注定是错过，是不是，还是做一个内含子好一些呢？ end

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诺贝尔红旗手的行业内幕

songshuhui 2009-11-13 21:05

桔子帮小帮主发表于 2009-11-13 8:00 Boss朝你亮亮产品图纸，限时要你交工，可图纸写满阿拉伯语，一场噩梦！危难关头，突然冒出无数小工厂，内配流水线，精通双语的工人摩拳擦掌。真是救人于水火！你飞速复印来图纸。不出半小时，阿拉伯乱码已变成交付使用的产品。可以去讨好boss喽～这不只是人间一幕，在你数以兆计的小小细胞里时刻上演了这争分夺秒的故事。请看地形图：一个细胞相当于一座城池，约占你身体十兆分之一的体积，紫色轮廓圈出它的疆界（当然颜色是假的，不然你就成了辛普森了）；中央的粉色宫殿叫细胞核，住着大权在握的boss，这资本家不仅把黑线团似的遗传密码DNA全锁着，还不停发号施令，让手下取了DNA复印件，去制造细胞需要的产品；而那些翻译和生产双项全能的工厂，正是城池之内宫殿之外散布的小蓝点，今年诺贝尔红旗手核糖体。穿珠子红旗手什么，我刚进入正题，你就开始撇嘴？不要嫌它们小哦！因为它们比你看到的更渺小500颗核糖体小工厂排成一排，差不多横跨一颗细胞。劳动阶级的普遍特点，除了个头微不足道，还有人多势众。在一个活跃生长的细菌之城里可能有20000个这样的工厂，重量是整个细胞的四分之一；人细胞中更可达到几百万个。放眼望去一派繁忙的劳动景象。（这是一幅真实的细胞电子显微镜照片，显示了你细胞的局部，密密麻麻排起队列的都是核糖体，让你体会一下它们有多繁忙！细节不再赘述。）忙活什么呢？核糖体凭着单一式样的厂房，就地取材地抓取细胞里的氨基酸零件，按DNA图纸的要求穿成不同式样的蛋白质链，对工作不挑不捡，任劳任怨。正因为它们的工作，你才出落成你如今的模样：头上冒出乱蓬蓬的头发，手指顶着剪不完的指甲，胃里晃荡着蛋白酶，体液里武装了抗体，走上生命之路。说核糖体工厂是保量保质的劳模，一点不过。在疯长的细菌中，核糖体1秒之内能把20个氨基酸穿在一起，你的细胞的核糖体略逊一筹，1秒能穿6、7个（那也比你穿珠子快多了！），更可贵的是制造过程同时质检，穿100000个氨基酸，大约才出一个次品。现在，让我们揉揉眼睛，将目光集中到一颗核糖体小蓝点。正如你所预料，核糖体并非毫无细节的小蓝点。它分大小两坨。在细菌中，小的名叫30S小亚基（位于上图下方，略扁平的那个），大的叫50S大亚基（上边厚的），总和为70S。所以学生物不需要会数学～（好了我开玩笑。其实，S描述的是小颗粒在粘稠液体里下沉的速度，总体的下沉性质当然不是两个的加和）。你的细胞比细菌高级，核糖体也沉，小的那半是40S，大的是60S，加起来还是我来帮你加吧是80S。这两半就是核糖体小工厂的全部家当，好像两只手掌扣在一起，小手掌将DNA复印件夹好，大的负责照图纸穿氨基酸，流水线上有3个岗位，原料从右边依次进来，蛋白链珠就从中央通道鱼贯而出，为你细胞的四化事业添砖加瓦去了。人间的工厂由砖头垒成，砂浆固定；核糖体工厂把核糖核酸（RNA）当砖头，蛋白质做砂浆。两种成分显然前者为主，这是核糖体之所以为核糖体而不是蛋白体的原因（如果你到现在还头脑清醒，来了解一下补充知识：核糖核酸，即RNA，是我们平时总挂在嘴边的脱氧核糖核酸，即DNA的双胞胎弟弟，他俩长得特别像；二者同蛋白质差不多是叔侄关系，辈分差得远了）。从开篇说到现在，你差不多已经走到上世纪七八十年代（哈哈，希望你不要感觉受了愚弄），人们花费三十年努力，把细胞里一颗小点精确到两个亚基三个岗位，诺贝尔委员会欢欣鼓舞，给最初将它们从细胞之城里挖掘出来的人颁了一块生理学奖章。你想不想进一步削尖脑袋探探小工厂内幕？芝麻开门！门不开研究在这时走到了意料之中的瓶颈。核糖体太小，即使在最牛的显微镜下也是模糊一坨，根本没法看清厂房内部如何进行生产操作，更别提揭示其高效高质的秘诀。就让我们呼唤新手段吧。一项特别尖的技术说新手段之前，你要知道我们如何看到东西：光当然是必需的，它照在物体上，再被物体反射到你眼睛里，就在眼中成了一个像；显微镜也没什么特殊，光波（或者电子显微镜中的电子）照在物体上，再反射到大大小小的镜片上，你就看到了放大的影像。但是利用这种原理的系统有个限制，光源波长必须小于物体尺度。穿梭在我们空间中的可见光，波长几百纳米，看真实厂房绰绰有余，可核糖体厂房直径20纳米，整个就被光波给忽略了，更别说细节。什么光能胜任呢？ 1912年，德国物理学家冯劳厄遇到了相似的挑战：他的研究对象是晶体，我们知道晶体是同种分子以同样的姿态整齐排列而成，可是如何才能具体确定排布状况呢（不要摇头说你没见过晶体，你吃的盐粒、你手上的钻石，都是无数的同种分子整齐排列形成的晶体）？显微镜没这么高精度他一拍脑袋，X射线的波长只有0.1纳米，应该可以偷窥到晶体内部。伟大的科学家都不是空想派他用X射线照射晶体，X射线比可见光果然更多了些诡秘气质，它没有忽略晶体内部细节，透过晶体发生了衍射作用，在对面的底片上曝出一个围绕中心点排布的圆盘状图案。就像光透过迪斯科舞厅房顶的大转球，在地板上撒出花纹（下图）。冯劳厄当即撰文，论证X射线通过内部排布不同的晶体，定会衍射出不同式样的图案（想象你变换大转球上玻璃的排布，地上的花纹就会改变）。这篇论文意义之大，为他在两年后神速拿到诺贝尔物理学奖（如今再没有写篇文章两年后拿奖的好事了），同时也神速开启了X射线衍射技术的时代。该技术利用复杂的计算，从衍射出的圆盘图案反推晶体内部粒子排布。人们想要知道什么分子的形态，就让无数这种分子整齐排成一颗晶体（你可以想象让无数个氯化钠分子排成一颗食盐），再让X射线通过晶体发生衍射，然后反推。科学家的尝试日渐别出心裁，照射对象日渐五花八门，从无机盐晶体到有机小分子，再到脂类小分子和小蛋白晶体人们的视线就这样削尖到分子和原子的水平。不知捧得大奖归时冯劳厄有没有料到，之后几十年，从他的理论出发，又追加了不下十二个直接相关的诺贝尔奖。其中最无可比拟的，当然是DNA双螺旋结构的确定。刺探蛋白合成工厂内幕听起来简单盐可以结晶、DNA可以结晶、蛋白质也可以结晶那你找个又有RNA又有蛋白质的核糖体来，用X射线照照，去拿诺贝尔奖吧。可以想，但你保准不愿去做：首先，为X射线晶体衍射实验准备实验材料就是项极其考验技巧（极其考验运气）的工作。如果感兴趣，你倒可以试试做些食盐晶体出来，没有比这更简单的了，将一盘盐水慢慢加热，一下子就制成了难看的一坨盐；更别提让无数个又软又巨无霸又支棱八叉的核糖体排成整齐漂亮的三维阵型谁的一根小指头做个小动作，集体队形就乱了。为了让结晶顺利，酸碱、温度、浓度都要细细调节；有时候需要让一丁点水花几个月甚至几年的时间慢慢蒸发；有的人把长晶体的环境彻底封闭起来，免得人到它面前呼吸扰乱了晶体婴儿的成长；有的实验室不让放摇滚乐；甚至有人开玩笑说月相和超自然力也会影响晶体形成。除了行动派性格，科学家还都被漫长的实验生涯蹂躏出了百毒不亲、百折不挠的精神。经过不下25000次尝试，Ada Yonath诺贝尔得主中那位笑容灿烂的阿姨终于做到了，她在上世纪80年代成功长出50S大亚基的晶体（上图）。可这才是第一步，为了让脆弱的晶体禁住高能的X射线一照，又花了她20年时间！Yonath专门抓来冬练三九夏练三伏的细菌，比如75度也煮不死的，泡在死海里也咸不死的，可以想象既然这些菌练得一身绝活，它们体内的核糖体在X射线下也该比较顽强。长出晶体后做进一步的加固：迅速扔到液氮里冻得硬邦邦，这样每颗核糖体的每个小部件就都动弹不得了。假设你也花20年培育出了无坚不摧的晶体，用X射线左一照右一照恭喜你！等着你的，将是一幅迷一样的点阵图。实际上，由于方法本身的局限，光看这么一幅图，或许只有上帝才知道衍射出这个图案的晶体结构是什么（当然上帝也许根本不用看图就知道）。凭什么呢？简短的答案就是：缺少条件，如同你解二元二次方程，两个独立的等式是必需的，而你只知道一个（冗长的答案就是：波的相位的信息没法体现在收集的图案里，如果你的物理够好，详细图解见这里： http://www.ysbl.york.ac.uk/~cowtan/fourier/coeff.html ）。 Yonath不是一个人在战斗。90年代，今日诺贝尔得主的另一位Steitz加入了尝试的大军。细胞生物学家们（细胞生物学耶！）也没闲着，他们通过越来越优良的显微镜，看到了核糖体的更多细节，这就给二元二次方程加入了新的等式。Steitz虽属生化领域，但是耳听四面眼观八方，率先将这个跨领域等式加入原来的迷图大门打开，阿里巴巴终于进入了宝藏山洞！当你的目光在下面这幅图上从左到右扫过，希望你能像我一样激动：三十年前的教科书上，50S大亚基是紫色的一坨，我告诉你它是一枚手掌；二十年前你可以旋转着端详它大致的沟壑起伏；十年前，细微结构在Steitz实验室诞生，分子盘绕之曲折尽在眼前；一年后这幅图变得凹凸有致；又过了一年，简直堪称精美，上万个原子，我可以说出它们每一个隐匿在什么地方。你也许注意到，细胞内的核糖体是活的，流水线飞速运转抓原料、穿上、再递出去（记得么，20个珠子只要1秒钟）；但在X射线晶体衍射实验中，它们却冻在了某一个动作瞬间。没错，结构学家提供给我们的是定格的图像，但聪明的结构学家却能捕捉下无数定格的图像，像无影脚连拍，你最终就能知道整个动作是如何完成的。通过观察其中某些关键动作，Ramakrishnan诺贝尔奖的第三人甚至发现了核糖体质检的秘密，原来，核糖体30S小亚基中有一段忙碌的RNA（即核糖核酸，忘了就看看前边吧）在时刻不停地进行尺寸度量，好像我们的世界中工人质检一个样，只不过核糖体的世界不用人间的尺，而是分子尺（molecular ruler），尺寸不对，就扔到废纸篓里重新来过。复述了半天别人成就，最后来提个好玩的问题，我们大家一起来想想。如果上边的实验细节你都忽略掉了，最基本的一点或许还记得：核糖体是造蛋白用的，但是核糖体自己是蛋白质糊的。那么，到底先有蛋白质糊的核糖体（鸡蛋），还是先有核糖体造的蛋白质（鸡）？万事不明问结构，让我们看看能从微观图里发现什么。上面银色的那幅图清晰地展现了蛋白质是如何起到砂浆作用，它们浸没在RNA里（为了更清楚，我把它拎出来放在下边，蛋白质是黄色线绳，RNA是白色麻花），不仅如此，结构学家们还通过定格动作看到了流水线上的工作过程，他们发现真正干活的全是RNA。于是，在演化的起点，核糖体工厂很可能只是RNA砖头所码成，这粗放的流水线慢慢学会了合成蛋白的方法，之后整个细胞之城全面建设发展，核糖体自己也被加上蛋白质砂浆，我们的小工厂就更坚固。长期以来困扰科学界的鸡蛋问题终于至少有了一个自圆其说的解释。生物的自然突变同人类计算能力大比拼越来越多的化学跨步生物学，越来越多的生物跨步到医学这个规律从核糖体结构研究中可见一斑。二战之后抗生素的使用从细菌手下拯救了人类，结果美得太早了；不出几年细菌反扑，在某些发达国家，如今每年死于细菌感染的人数竟达到20年前的若干倍。如果说药性是一种选择，那么细菌的抗药性则应验了适者生存的法则。医学研究告诉我们，抗生素多为小分子，它们靠堵截细菌的生长和繁殖过程而锁住细菌的黑手。半数抗生素堵的都是细菌的核糖体，有的塞住零件入口，有的挡住成品出口，让细菌没法合成蛋白，死翘翘。细菌核糖体的关键部位是如何被抗生素噎住，也被结构生物学家精确呈现了出来，下图灰色部分是核糖体局部，蓝色和金色是两种不同的抗生素，显然，二者虽形状不同，却都能塞住细菌核糖体，这也就是为什么对付一种细菌，不是只有一种抗生素可以用。而所谓抗药性，最初都是由一小撮细菌燎原的。这些个别分子的核糖体的某个小角落，可能由于意外而发生细微的改变。考验你眼力的时候到了！下边两幅又是结构生物学家为我们呈现出来，图中桔黄色枝杈表示的是抗生素上一个小树枝（也就是几十个原子的大小，比上图的放大倍数大多了），而蓝绿色和白色则都是细菌核糖体的某个小角落，左边的一幅图是要被抗生素杀害的细菌，右边的产生了抗药性，图正中的虚线代表了抗生素把核糖体嘬住、锁死的力量，好了，现在你能找出二图的细微区别么？相信你一定已经看出，在图的正中间虚线上方，右边那幅图中的核糖体小树枝明显距抗生素小树枝比较近，近了差不多有0.14纳米（0.36-0.22=0.14）。对不起我没有说错单位微不足道对吧，对细菌来说可是翻天覆地，就因为核糖体上细枝末节处0.1纳米的扭动，抗生素再摸过去的时候，还没连上虚线，上边先撞上了。借用八爪鱼的话说：好像你亲一个大鼻子的人，嘴还没碰上，鼻子先挡了。于是核糖体上产生了这种变化的细菌就躲过了抗生素的堵截。上有政策下有对策，让我们的抗生素也扭扭姿势，重新塞住不就得了？如果你提出这个问题，那你满分结业，因为你已自行踏入了当前研究思路中最前沿的时髦领域基于结构的药物设计，不过如此。上边说的是细菌核糖体的变化；另一方面，你的核糖体也会变，只不过人对我们目前的状态太满意了，这种变化却未必是好事。比如阿尔茨海默氏症患者神经细胞的核糖体，就因为某些原因更容易遭到氧化修饰；而神经精神性红斑狼疮，则是因为人的免疫系统把自身核糖体上几个蛋白当靶子。如果我们拿到了这些核糖体的精密结构，就能知道如何改造它们，可以让它们逃过一劫，又不影响为细胞合成蛋白的正常功能。当然，把细菌核糖体每个细微变化捕捉下来，不代表计算机立马能为我们设计出力克各色菌等的万能药来；把人核糖体每个原子的底细摸得一清二楚，也不代表我们就能立刻把病人细胞修补成我们希望的样子。毕竟核糖体是又软又巨无霸又支棱八叉，而不论一颗小细菌，还是一具大人体，都比世界上最复杂的城邦还要难以驾驭。所以我今天没法再告诉你什么了。但或许明天可以。展望未来总是危险的，最大的危险在于你永远会低估了自己未来的力量。在探索的道路上，后浪推前浪，前浪死在沙滩上，就这样一路拿来，一路铺垫整个整个的诺贝尔奖都坦然当了铺路石。然后我们就可以仅仅带上知识和梦想，轻装前进。将遇到什么样的未来呢？这取决于我们自己，不是吗？（本文删节版发表于《百科知识》）

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核糖体结构和功能研究的信息分析

xupeiyang 2009-10-8 15:17

http://www.gopubmed.org/web/gopubmed/2?WEB0miqycfe996fsIcI1I00f01000j10040001rl 1 2 3 Top Years Publications 2005 271 2004 268 2008 265 2007 264 2006 257 2003 252 2001 251 2002 235 2000 224 2009 195 1999 191 1996 181 1997 173 1998 173 1995 162 1994 153 1991 144 1990 131 1993 125 1992 111 1 2 3 1 2 3 4 Top Countries Publications USA 1,613 Germany 387 Japan 280 United Kingdom 247 France 234 Canada 187 Russia 136 Spain 109 Italy 97 Netherlands 87 Sweden 85 Denmark 80 China 77 Switzerland 70 Israel 56 Poland 54 India 44 Austria 33 Australia 31 Greece 26 1 2 3 4 1 2 3 ... 28 Top Cities Publications Moscow 113 Berlin 86 Montreal 80 New York 78 Madrid 70 Heidelberg 63 Cambridge 62 Tokyo 57 Bethesda 57 New Haven 55 Paris 53 Baltimore 50 Chicago 48 Boston 45 Santa Cruz, USA 43 Albany 42 Aarhus 40 Leiden 38 Zrich 35 Philadelphia 35 1 2 3 ... 28 1 2 3 ... 40 Top Journals Publications J Biol Chem 448 J Mol Biol 317 Nucleic Acids Res 305 P Natl Acad Sci Usa 210 Biochemistry-us 187 Rna 154 J Bacteriol 145 Eur J Biochem 140 Embo J 136 Febs Lett 121 J Virol 113 Biochim Biophys Acta 111 Mol Cell Biol 105 Cell 83 Mol Cell 74 Biochem Bioph Res Co 72 Nature 66 Biochimie 65 Gene 64 Mol Microbiol 59 1 2 3 ... 40 1 2 3 ... 670 Top Terms Publications Ribosomes 4,485 Proteins 3,356 ribosome 2,299 RNA 2,021 Animals 1,883 Base Sequence 1,856 Escherichia coli 1,709 RNA, Messenger 1,656 Protein Biosynthesis 1,471 Nucleic Acid Conformation 1,406 Genes 1,390 Binding Sites 1,322 Amino Acid Sequence 1,152 Mutation 1,145 Escherichia 1,108 Humans 1,032 Nucleotides 1,001 Ribosomal Proteins 1,000 Peptides 998 Models, Molecular 935 1 2 3 ... 670 1 2 3 ... 750 Top Authors Publications Sonenberg N 55 Noller H 49 Nierhaus K 37 Ehresmann C 36 Ballesta J 36 Ehresmann B 32 Ramakrishnan V 31 Bogdanov A 30 Yonath A 28 Dahlberg A 28 Frank J 28 Merrick W 26 Wool I 26 Rodnina M 25 Draper D 25 Westhof E 24 Garber M 23 Dontsova O 23 Brimacombe R 23 Mankin A 22 1 2 3 ... 750

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英美以三位科学家共享2009年诺贝尔化学奖奖金平分

麦立强 2009-10-8 05:27

万卡特拉曼-莱马克里斯南出生于1952年，来自英国医学研究委员会剑桥分子生物学实验室；托马斯-施泰茨出生于1940年，来自美国耶鲁大学和霍华休斯医学研究所；1939年出生的女生物学家阿达-尤纳斯来自以色列霍旺特-魏茨曼科学研究所。点击图片看原图 2009年诺贝尔化学奖获得者：万卡特拉曼-莱马克里斯南、托马斯-施泰茨和阿达-尤纳斯（从左至右）点击图片看原图 2009年诺贝尔化学奖获得者：万卡特拉曼-莱马克里斯南、托马斯-施泰茨和阿达-尤纳斯（从左至右）瑞典皇家科学院7日宣布，万卡特拉曼-莱马克里斯南(Venkatraman Ramakrishnan) 、托马斯-施泰茨(Thomas Steitz) 和阿达-尤纳斯(Ada Yonath)因对核糖体结构和功能的研究做出突出贡献而获得2009年诺贝尔化学奖。万卡特拉曼-莱马克里斯南和托马斯-施泰茨都是美国人，阿达-尤纳斯是以色列人，三人将共同分享1000万瑞典克朗(约合140万美元)的奖金。在阿达-尤纳斯获奖之前，诺贝尔化学奖只有3名女性得奖人，而且从1964年英国女生物化学家多罗西-克劳富特-霍奇金获得该奖项之后，就再无女性上榜。

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