细胞工厂

Scientists Ratchet Up Understanding of Cellular Protein Factory科学家对于分子蛋白工厂的理解ScienceDaily (Dec. 1, 2010) — Theoretical biologists at Los Alamos National Laboratory have used a New Mexico supercomputer to aid an international research team in untangling another mystery related to ribosomes -- those enigmatic jumbles of molecules that are the protein factories of living cells. The research, published December 2 in the journal Nature, could aid in development of new antibiotics used to fight multidrug resistant superbugs such as MRSA (methicillin-resistant Staphylococcus aureus infections) found in many U.S. hospitals. The work may also be important for combating engineered strains of anthrax and plague.科学日报（2010年12月1日） - 在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论生物学家已经使用了新墨西哥州的超级计算机，以帮助一个国际研究小组解开有关核糖体另一个谜- 活细胞的蛋白质工厂分子神秘动力 。这项研究发表在12月2日的自然杂志上，可以有助于研发药针对美国许多医院中的对抗生素抗药的葡萄球菌（耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染）。这项工作也可用于防治炭疽工程菌和鼠疫。In the context of synthetic biology, understanding the ribosome could be key to developing nanofactories that produce designer biomolecules and polymers.在生物合成方面，了解核糖体是关键，发展纳米工厂来生产所设计的生物分子和聚合物。In the paper, "Head swivel on the ribosome facilitates translocation via intra-subunit tRNA hybrid sites," Los Alamos National Laboratory researchers Karissa Sanbonmatsu and Paul Whitford and José N. Onuchic at the University of California-San Diego join Christian Spahn, Andreas Ratje, and others from the Institute for Medical Physics and Biophysics, Berlin, Germany, to describe for the first time how a complicated swivel movement within a bacterial ribosome accommodates synthesis of proteins.在论文中，“头部旋转有利于通过内部核糖体亚基的tRNA移位”， 加州大学圣迭戈分校洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员卡Karissa Sanbonmatsu 、 Paul Whitford 和 José N. Onuchic，其他来自柏林，德国医学物理学和生物物理学研究所，来形容首次如何在细菌核糖体进行复杂旋转运动来合成蛋白质。Ribosomes are composed of long chemical chains, called ribonucleic acids (RNA), and proteins. Each ribosome has two interlocked subunits, one large and one small, which behave as a single molecular machine. Because of its makeup, each ribosome resembles a tangle of threads or a handful of rubber bands tossed together. Despite the ribosome's outwardly disjointed appearance, researchers have found that the two subunits ratchet, un-ratchet, and swivel during protein synthesis to allow introduction of helper chemicals called transfer RNAs (tRNAs) into its folds to manufacture new chains of protein molecules. The proteins are used to create new cells or perform necessary functions within the host cell or organism.核糖体是由称为（RNA）的核糖核酸和蛋白质长化学链构成。每个亚基核糖体有两个相关的亚单位，一大一小，这表现为一个单一的分子机器。由于其构成，每个核糖体类似于一个线程缠结或一把橡皮筋捆在一起。尽管核糖体的表面上出现脱节，研究人员发现，这两个亚基有助于转运RNA（tRNA基因）来制造新的蛋白质分子链。这些蛋白质被用来制造新的细胞或在宿主细胞内或者生物体中执行必要的功能。Ribosomes build proteins by linking chemical segments fashioned from instructions delivered via messenger RNA, which is DNA's molecular cousin. Each segment, or amino acid, corresponds to a trio of bases in the message that, in turn, complement trios encoded in transfer RNA. Each base in the trio corresponds to a single chemical complement found on the RNA. In order for protein synthesis to occur, the tRNA must bind to the ribosome at two distinct sites -- one to decode the information and another to link the new amino acid to the emerging protein.核糖体从通过信使RNA将化学片段链接来制造蛋白，这是DNA的分子交付。每一部分，或氨基酸，对应于信使中的三个碱基，反过来，转运RNA编码的三个互补碱基。三人中的每个碱基都对应RNA上的一个化学成分。为了使蛋白质的合成，tRNA必须在两个不同位点结合到核糖体 - 一个解码信息，另一个连接新的氨基酸去合成新的蛋白质。After each amino acid is added, the ribosome must crawl along the message to create additions. Exactly how this crawling occurs has been a mystery for several decades. Researchers have suspected that ratcheting motions of the two ribosomal subunits are key to allowing RNA and associated catalysts into the complex structure of the ribosome so the RNA and ribosome can couple at the crucial sites to create proteins. In the Nature paper, the researchers discovered that the majority of crawling (movement along messenger RNA) occurs during a new kind motion, "head swivel," rather than ratcheting.每个氨基酸添

[font=Arial,Helvetica,sans-serif]近日，据美国《纽约时报》、《新闻周刊》、英国广播公司等国际媒体报道，美国研究人员成功制造了世界首例“人造生命”。它是一个由人造基因控制的单细胞支原体（国内很多媒体在报道时将这个人类首次合成的支原体误作“细菌”），被命名为“辛西娅”（Ｓｙｎｔｈｉａ，意为“合成体”）。相关论文发表在５月２１日出版的美国著名学术期刊《科学》上。不过，《科学》杂志以及一些专业科技媒体都把“辛西娅”称为“人造细胞”，而非“人造生命”。 　　人类得到了“终级能量”？ 　　自进入工业文明以来，特别是１００多年来生命科学的发展，让人类一直思考这样一个问题：人类能够创造生命，甚至像上帝那样创造万物吗？这无疑是自诩“万物之灵”的人类渴望得到的“终级能量”。很多人创作过关于“人造生命”的书籍、电影，其中较著名的是英国作家阿道司赫胥黎１９３２年出版的《美丽新世界》一书。书中设想了一个未来社会，每一个人从胚胎起就被养育在瓶子里，完全是工厂制式化生产出来的成品。 [/font]

细胞自噬是机体一种重要的防御和保护机制。但是这种自噬“信号”如何传递给细胞从而使其“执行”自噬过程，则一直是科学界的难题。近期，我校生命科学学院林圣彩教授课题组成功找到高等动物细胞在生长因子缺失条件下，启动自噬的部分“密码”，从而在细胞自噬机制研究方面取得重大突破。　　4月27日，最新一期的美国《科学》杂志以研究文章的形式刊发了这项研究成果，并配发专门评述。这也是近三年来，我校生命科学学院第二篇发表在这一世界顶级学术刊物上的论文。2009年6月，该院韩家淮教授的一篇有关细胞选择死亡方式机制的研究文章曾“登上”该杂志。　　所谓自噬，是指细胞消化自身蛋白质或细胞内的结构（细胞器）的一种自食现象。通过这种现象，细胞可以降解、消除和消化受损、变性、衰老和失去功能的细胞器和变性蛋白质等生物大分子，为细胞的生存和修复提供必须的能量。　　科学家们认为，自噬与细胞凋亡、细胞衰老一样，是一种十分重要的生物学现象。有关实验表明，包括肥胖症、糖尿病、神经退行性疾病、免疫失调及癌症在内的人类许多重大疾病的发生都与该过程的异常有关。为此，自噬也是当前生命科学中最热门的研究领域之一。　　据林圣彩介绍，对自噬进行分子机制的研究始于上世纪90年代的以单细胞生物酿酒酵母为模型的研究，目前，一系列构成单细胞生物自噬核心机器的基因已被发现并命名。　　然而，对自噬在多细胞生物特别是哺乳动物中的调控机制的研究，科学界至今仍在不断探索中。摆在科学家面前的一个根源性的问题是：在多细胞生物中，诱导自噬的各种信号是如何被传递到细胞内自噬“核心机器”从而启动自噬过程的？　　研究表明，与单细胞生物不同，在多细胞生物内，外界营养元素要依赖于生长因子的调控才能被转运到细胞内。一旦细胞外的生长因子匮乏，细胞便能启动自噬以维持能量平衡。那么，生长因子缺失这一信号又是如何“传达”的呢？　　这也成为长期致力于细胞信号转导研究的林圣彩教授课题组近年来的研究目标之一。经过多年研究，课题组终于成功“**”这一自噬启动“密码”——即通过一种名为GSK3的激酶活性增高后磷酸化并随之激活乙酰转移酶TIP60，进而导致自噬核心机器中的蛋白激酶ULK1的乙酰化水平增强而启动细胞自噬。简言之，这一发现揭示了多细胞生物在生长因子缺失条件下的细胞自噬过程的新的介导分子及其通路。　　林圣彩认为，弄清楚了细胞内到底有哪些蛋白分子“参与”了自噬和它们如何串联在一起，将有益于科学界从“源头”上认识相关疾病，并为这些疾病的诊断和治疗提供新的靶点。