細胞中的所有蛋白質都是由複雜的分子機器組裝而成的。這些核糖體的前體在細胞核中產生，然後透過所謂的核孔進入細胞。波恩大學和蘇黎世ETH大學的研究人員首次在活體細胞中拍攝了這一基本過程。他們的實驗提高了對核糖體是如何產生的理解。
這個細胞核它是一種金庫：它位於細胞中並保護DNA，DNA包含所有細胞蛋白質的構建指令。當細胞需要一種蛋白質具體任務，它命令核中匹配的DNA片段的轉錄本。這個複製離開細胞核，到達核糖體，這是一種複雜的分子機器。然後，這些步驟一步一步地透過指令來產生所需的蛋白質。
這意味著絕大多數的細胞分子都是在細胞核之外產生的。然而，這並不適用於核糖體本身：它們的許多組分已經很大程度上是在核內組裝的。這就形成了兩個大分子配合物，即60年代前和40年代前的亞基。然後兩者透過核孔進入細胞，在那裡組裝成最後一步形成核糖體.
來自波恩大學和蘇黎世ETH的團隊現在已經拍攝了60年代以前更大的子單元的出口過程。“為了做到這一點，我們玷汙了核孔加上一種綠色的染料和60年代以前的紅色單位，“
波恩大學物理化學和理論化學研究所的Ulrich Kubitscheck博士解釋說。錄音本身是在一種特殊顯微鏡的幫助下完成的，研究人員也為此專門修改了顯微鏡。
“這樣，我們在全球範圍內首次成功地實時捕捉到單個核糖體組分透過孔隙的過程，”該研究的主要作者揚·魯蘭博士(Dr.Jan Ruland)說。他在庫比採克的研究小組完成了博士學位。這絕不是微不足道的：人類的核心細胞幾乎覆蓋著幾千個毛孔。它們的直徑只有萬分之一毫米。這一成功的基礎是顯微鏡技術的進步，也是基於十多年的研究工作，其中研究人員不斷最佳化他們的方法。
透過孔隙傳輸是一個複雜的過程：他們是密封的一種型別的凝膠，通常防止更大的分子透過。核糖體的亞基是巨大的，沒有幫助，它們就不能離開細胞核。因此，它們周圍環繞著特定的分子，即出口受體。可以這麼說，這樣他們就可以“遊過”凝膠塞了。Kubitscheck的同事JanPeterSiebrass博士解釋說：“在每個毛孔的外面都有一個蛋白質夾持器，用來提取核糖體單元。”
通道只需25毫秒
這一步似乎是運輸過程的“瓶頸”。“我們能夠證明，60年代前的單位是在蛋白質夾持器到達毛孔的時候堆積起來的，”西布拉斯說，他和庫比採克一樣，也是跨學科研究領域“物質和基本相互作用的基石”(TRA Matters)的成員。然而，出口收益相對較快--研究參與者估計每秒有35到50個亞單位可以透過一個孔隙。
但是，對這些電影的評估也表明，出口並不總是有效的。只有在每三個案例中，60年代前的一個單元就會接觸到一個毛孔它是否真的離開了原子核。然而，在其餘的情況下，這一過程被中止，Kubitscheck推測。
這項研究為核糖體的形成提供了更詳細的見解。
此外，該方法也適用於其他運輸過程的研究。Kubitscheck說：“我們已經用盡了目前的技術可能性。”“並非沒有理由，評審員稱我們的研究為參考，我們希望其他群體從中受益。”
更多內容：Jan Andreas Ruland et al, Nuclear export of the pre-60S ribosomal subunit through single nuclear pores observed in real time, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26323-7
