Science | 张紫剑等绘制细胞翻译调控的单分子图谱

主要观点总结

文章介绍了斯坦福大学Maria Barna团队通过开发新技术RiboExM和ALIBi，揭示了哺乳动物细胞中核糖体的异质性及其在翻译调控中的关键作用。文章还描述了核糖体在细胞内的空间分布以及特化核糖体在线粒体外膜和神经元中的功能发现。

关键观点总结

关键观点1: 核糖体的异质性及翻译调控功能

近年来研究发现，核糖体可能存在异质性，其不同的蛋白组合可能赋予核糖体亚群特定的翻译调控功能。

关键观点2: 新技术揭示核糖体亚细胞定位与异质性

Maria Barna团队开发的RiboExM和ALIBi技术能够在单分子分辨率下绘制哺乳动物细胞翻译机器的亚细胞图谱，揭示了核糖体异质性在翻译调控中的关键作用。

关键观点3: 核糖体在细胞内的空间分布全景图

利用RiboExM技术，研究团队成功实现了对核糖体亚基、单核糖体和多聚核糖体的区分，构建了核糖体在细胞内部的空间分布全景图。

关键观点4: 特化核糖体的存在与功能

研究发现了特化核糖体可通过选择性结合特定mRNA以调控蛋白合成，这一发现证明了特化核糖体的存在和功能。

关键观点5: 新技术应用与未来展望

RiboExM与ALIBi两项新技术的结合推动了翻译调控异常的机制研究，并为相关疾病的治疗提供了新的思路。

文章预览

核糖体作为蛋白质合成的核心分子机器，自七十年前被发现以来，长期被视为结构均一、功能单一的细胞器。然而，近年研究逐渐揭示核糖体可能存在异质性，其核糖体蛋白 （RPs） 和核糖体关联蛋白 （RAPs） 的组合差异可能赋予不同核糖体亚群特定的翻译调控功能。尽管这一假说备受关注，但由于技术限制，科学家始终难以直接观测单个核糖体的分子组成及其在细胞内的空间分布，从而无法直接对核糖体异质性的功能进行深入研究。 2025年3月7日，斯坦福大学 Maria Barna 团队 （本文一作为斯坦福大学已毕业博士张紫剑和Adele Xu） 在 Science 上发表了文章 A subcellular map of translational machinery composition and regulation at the single-molecule level ，开发了两种互补技术—核糖体膨胀显微成像技术 （Ribosome Expansion Microscopy，RiboExM） 和光控调节下的生物素标记技术 （AviTa ………………………………