核糖體是負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)合成的重要細(xì)胞結(jié)構(gòu)，美國(guó)西北大學(xué)和哈佛大學(xué)的研究人員首次通過模擬天然程序，成功在體外合成了有功能的核糖體。文章于六月二十五日發(fā)表在Nature旗下的Molecular Systems Biology雜志上。

在體外人工構(gòu)建核糖體，一直是合成生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在此之前，人們也嘗試了多種合成途徑，但結(jié)果都不理想?，F(xiàn)在，西北大學(xué)的Michael C. Jewett和哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的George M. Church領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)，在天然酶的幫助下，模擬了細(xì)胞內(nèi)的核糖體生成途徑，獲得了有功能的人造核糖體。

這項(xiàng)研究可以幫助人們進(jìn)一步理解核糖體的形成和功能，開發(fā)更有效靶標(biāo)核糖體裝配的抗生素，設(shè)計(jì)具有特殊功能的新型核糖體，甚至構(gòu)建人造細(xì)胞。

“我們的方案是一鍋法合成（one-pot synthesis），將編碼核糖體RNA的基因、天然核糖體蛋白和大腸桿菌E. coli的酶結(jié)合在一起，以模擬天然過程的方式構(gòu)建人造核糖體，”西北大學(xué)的助理教授Jewett說。

核糖體由57個(gè)元件（三條RNA鏈和54個(gè)蛋白）組成，負(fù)責(zé)將信使RNA翻譯成為蛋白，是細(xì)胞的核心細(xì)胞器之一。核糖體生產(chǎn)的蛋白在細(xì)胞中執(zhí)行各種各樣的功能，決定著細(xì)胞的生存和特性。

“我們通過模擬天然過程，合成了人工核糖體，為研究核糖體的合成與裝配開辟了一條新途徑。這項(xiàng)研究將幫助人們進(jìn)一步理解和控制翻譯過程，”Jewett說?！袄眠@一技術(shù)，人們可以設(shè)計(jì)并合成改良版的核糖體，為其賦予特殊功能，而這將是合成生物學(xué)領(lǐng)域的一大進(jìn)步。”

這項(xiàng)研究中的合成技術(shù)被稱為iSAT（integrated synthesis, assembly and translation），研究顯示，iSAT技術(shù)可以在一次反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)核糖體的合成、裝配和功能。研究人員用人工合成的核糖體翻譯螢光素酶，以此驗(yàn)證了人工核糖體的功能活性。隨后他們又向核糖體中引入點(diǎn)突變，給核糖體賦予了克林霉素抗性，展現(xiàn)了iSAT合成改良型核糖體的能力。

“這項(xiàng)研究是實(shí)現(xiàn)完全人造核糖體的重要一步，”Jewett說。下一步，研究人員希望人工合成全部57種核糖體元件（包括54種蛋白），并在這些人工元件的基礎(chǔ)上構(gòu)建有功能的核糖體。