核糖体是在细胞中产生蛋白质的分子机器。完成这项工作后，核糖体需要再生。该过程对于所产生的蛋白质的质量以及因此对于整个细胞稳态以及发育和生物过程是重要的。来自法兰克福歌德大学的生物化学家和LMU慕尼黑的生物物理学家现在已经观察到核糖体在工作中最重要的酶之一 - ABCE1 - 并且表明它在结构方面具有出乎意料的多功能性。

核糖体解码来自信使RNA的遗传信息并将其转化为蛋白质。一旦它们产生了蛋白质，但是如果有缺陷的蛋白质在核糖体中停止，核糖体必须“再循环”，以便它们处于良好的工作状态以进行新一轮的合成。在所有生物体(细菌除外)中，酶ABCE1协调该过程，其中核糖体被分裂成其两个亚基。生物化学家RobertTampé和LMU生物物理学家Thorben Cordes与格罗宁根大学(荷兰)的研究人员合作，表明ABCE1采用三种结构构象来促进循环利用。他们的结果发表在最新一期的Cell Report杂志上。

ABCE1酶可以分裂ATP，细胞的能量货币，并利用释放的能量来分离两个核糖体亚基。“最近的结构和功能数据表明，酶的构象变化，即其空间结构的变化，对于ABCE1的多种功能在这个过程中是必不可少的，”Cordes说。使用综合测试方法 - 其中借助于所谓的单分子FRET方法 - 他的团队现在已经观察到ABCE1在单分子水平上的结构变异性。

在这项工作的过程中，研究人员确定ABCE1的两个ATP结合位点可以采用三种构象 - 开放，中间和封闭 - 处于动态平衡状态。ABCE1与核糖体和ATP的相互作用影响两个ATP结合位点的结构动力学。这导致不同状态的复杂网络，其中核糖体和ATP在闭合构象的方向上移动平衡。

“我们假设构象在核糖体的解离以及ABCE1的许多其他多种功能中发挥功能上不同的作用，”Cordes说。罗伯特·坦佩补充说：“核糖体的回收利用极其复杂和保守的机制来控制，这种机器具有医学意义，但尚未想象。”