生物學家“穿越時空”超30億年 破解細胞蛋白質合成機制的重要部分

烏普薩拉大學的一個研究小組成功地研究了 “翻譯因子”--細胞蛋白質合成機制的重要組成部分，這種機制已持續了幾十億年。 通過研究這些古老的 “復活"因子，研究人員能夠確定它們比現在的、更專業的對應物具有更廣泛的特性。

為了生存和生長，所有細胞都包含一個內部的蛋白質合成工廠。這由核糖體和相關的翻譯因子組成，它們一起工作以確保複雜的蛋白質生產過程順利進行，但直到現在科學家們還不知道這個過程是如何演變的。

發表在《分子生物學與進化》雜誌上的這項新研究，將細胞和分子生物學系的Suparna Sanyal教授領導的研究小組帶入了一個回到過去的史詩般的旅程。之前發表的一項研究使用了一種特殊的算法來預測一種重要的翻譯因子的祖先的DNA序列，這種翻譯因子被稱為熱不穩定延長因子，或EF-Tu，可以追溯到數十億年前。烏普薩拉研究小組利用這些DNA序列復活了古老的細菌EF-Tu蛋白，然後研究其特性。

研究人員查看了EF-Tu進化史上的幾個節點。他們創造的最古老的蛋白質大約有33億年曆史。

“看到祖先的EF-Tu蛋白與地球上相應時間段的地質温度相匹配，這很令人驚訝。“Suparna Sanyal説：“30億年前的天氣要暖和得多，這些蛋白質在70°C時甚至功能都保持良好，而3億年前的蛋白質只能承受50°C。”

研究人員能夠證明古代的延伸因子與各種類型的核糖體兼容，因此可以被歸類為"萬能鑰匙”，而它們的現代後代則已經進化為履行更專一的任務。雖然這使它們更有效率，但它們需要特定的核糖體才能正常運作。研究結果還表明，核糖體可能是在其他相關翻譯因子之前進化出了它們的RNA核心。

“我們現在知道蛋白質合成是如何進化到這一點的，這使得我們有可能對未來進行建模。如果翻譯因子已經進化到了這樣的專業化水平，那麼將來會發生什麼，例如在新的突變情況下？“Suparna Sanyal提出了這樣的問題。

研究人員已經證明有可能重新創造這種古老的蛋白質，而且極其古老的翻譯因子與許多不同類型的核糖體配合得很好，這一事實表明，這一過程對蛋白質製藥研究具有潛在的興趣。如果事實證明，蛋白質合成的其他古老成分也是通用的，那麼將來就有可能利用這些古老的變種，用非天然或合成成分來生產治療性的蛋白質。