真核生物核糖体的组装从核仁开始，在细胞质内完成，是细胞内最重要、最耗能的过程，该途径包含4条rRNA的剪切、折叠，以及80个核糖体蛋白的翻译、转运和组装，并有多于200个的组装因子参与其中。近年发现，核糖体组装的异常与人类多种疾病密切相关，已经成为疾病治疗研究的热门靶点。
真核生物60S核糖体包含5S、5.8S、25S/28S rRNA和约47种核糖体蛋白。在核仁内，RNA聚合酶I转录最先形成35S前体rRNA（在人细胞内为47S rRNA），其中包含小亚基18S rRNA和大亚基5.8S rRNA、25S/28S rRNA。通过其上A2/A3位点的切割，可以将35S rRNA分割为大、小亚基两部分，同时也将核糖体的组装分成了大、小亚基两条独立的主线。而大亚基5S rRNA是由RNA聚合酶III单独转录，并在胞质内加工成熟。成熟后的5S rRNA与核糖体蛋白uL18和uL5一起（构成5S RNP），在一系列组装因子的帮助下最终被整合到pre-60S核糖体中。虽然对5S RNP的组装已有较多研究，但它是何时、以何种方式被稳定的整合到pre-60S核糖体中，迄今为止依然是未知的。而且，25S rRNA结构域IV的早期折叠过程也没有被研究过。
2023年5月2日，来自复旦大学生物医学研究院的程净东课题组与海德堡大学Ed Hurt教授课题组以及慕尼黑大学Roland Beckmann教授课题组的合作者在EMBO Reports杂志上以长文的形式发表了“Mechanism of 5S RNP recruitment and helicase-surveilled rRNA maturation during pre-60S biogenesis”的研究文章。
在以往研究的基础上，研究人员通过进一步的生化和冷冻电镜手段解析了9种不同的嗜热毛壳菌60S核糖体前体在核仁阶段的结构，分辨率达到了2.7 Å–3.6 Å，详细揭示了pre-60S核糖体核仁阶段的组装过程。其中的一个状态清晰的揭示了5S RNP稳定结合到早期pre-60S核糖体上的机制。作者们发现5S RNP在非常早的时期（state 5S RNP）才可以被稳定的整合到pre-60S核糖体中。其中所获得的5S RNP的构象区别于以往所有已知的构象，作者推测在接下来的成熟过程中，5S RNP需要经过至少两种不同方向的转动，才能最终达到成熟的状态。接下来连续几个组装状态揭示25S rRNA结构域IV在解旋酶Dbp10、Spb4以及Pumilio结构域因子Puf6的顺序作用下一步步折叠的过程。折叠完成的最后，甲基转移酶Spb1作为成熟过程检查点，通过甲基化位于肽基转移酶中心（PTC）附近A-loop，从而标志25S rRNA核仁阶段组装的完成，进而促进pre-60S核糖体进入核质内进一步组装。
该研究首次阐释了在嗜热毛壳菌中，5S RNP以及随后25S rRNA的结构域IV是如何在众多组装因子的共同作用下进行组装和折叠的机制。
德国海德堡大学Benjamin Lau博士和复旦大学博士生黄子轩为该论文共同第一作者，复旦大学生物医学研究院和附属闵行医院程净东青年研究员，德国海德堡大学Ed Hurt教授和慕尼黑大学Roland Beckmann教授为该论文共同通讯作者。
原文链接：https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embr.202356910
