知道了时间地点，终于可以把蛋白质合成拍成小电影

犹太大学阿尔伯特·爱因斯坦医学院的科学家开发了一种新的荧光显微镜技术，首次揭示了蛋白质形成的时间和地点。这项技术使研究人员能够在活细胞中将信使核糖核酸分子转化为蛋白质的过程中直接观察到单个的信使核糖核酸。

如果这项技术应用于人类细胞和果蝇，它将有助于揭示蛋白质合成的异常，以及它将如何导致发育异常和一些人类疾病，包括阿尔茨海默氏病和其他记忆相关疾病。

参与这项研究的解剖学和结构生物学教授罗伯特·辛格说:“我们还不能确切地知道基因何时何地被转化为蛋白质。”。“理解这一点对于研究疾病的分子基础非常重要。例如，脑细胞中的蛋白质合成障碍如何导致神经退行性疾病的记忆缺陷？”

蛋白质生产的指令被编码在细胞核的基因中。这些指令需要经过两个步骤——转录和翻译——才能真正指导细胞合成蛋白质。在转录的这一步，信使核糖核酸分子读出基因中的脱氧核糖核酸。这些信使核糖核酸分子随后从细胞核转移到细胞质，并附着在一个叫做核糖体的结构上。翻译步骤是在核糖体上进行的:附着在核糖体上的信使核糖核酸就像构建蛋白质的模板。

为了形象化翻译过程，辛格博士和他的同事利用了翻译过程中的一个关键事件:附着在信使核糖核酸上的核糖体将不可避免地取代信使核糖核酸中所谓的核糖核酸结合蛋白。研究人员合成的信使核糖核酸分子含有两种荧光蛋白，一种红色，一种绿色。这意味着在细胞核中(在那里形成了信使核糖核酸)，信使核糖核酸被标记为红色和绿色，因此看起来是黄色的。进入细胞质后，信使核糖核酸根据它们的命运改变颜色。

图片中的大结构是核心。黄色部分是信使核糖核酸分子，每个分子有一个红色和一个绿色荧光蛋白。在这个大约5秒钟的过程中，红点的增加发生在细胞核外，即细胞质中。红点表示基因正在转化为蛋白质。大蓝点是当细胞受到挤压时分离出信使核糖核酸的粒子。

对于附着在核糖体上的信使核糖核酸，核糖体取代信使核糖核酸中的绿色荧光蛋白。因此，这些缺少绿色荧光蛋白并被翻译成蛋白质的mRNA分子将显示红色。然而，所有未翻译的mRNA分子仍然是黄色的。这项技术被称为TRICK。

在TRICK试验中，德国研究人员检测了果蝇卵母细胞中一种叫做奥斯卡的基因的表达时间和位置(果蝇常被用作了解人类疾病的模型，奥斯卡基因对果蝇胚胎的正常发育非常重要)。这些研究人员用红色和绿色荧光蛋白标记奥斯卡基因的mRNA，并将标记的mRNA注射到果蝇卵母细胞的细胞核中。

辛格博士说:“通过使用TRICK，我们发现奥斯卡基因的信使核糖核酸在到达卵母细胞的后极之前不能被翻译。”。“我们怀疑会是这样，但我们没有确切的证据。接下来，研究人员可以使用这种技术来详细分析果蝇发育过程中一系列与基因翻译相关的事件。”

研究人员还发现，蛋白质翻译不是在基因离开细胞核后立即开始，而是在基因进入细胞质后几分钟开始。“我们以前从来不知道这个时间框架，”辛格博士说。"这是我们通过使用这项技术可以学到的另一件事."

(小蝌蚪君摘自《科学日报》，请注明转载来源)