核糖體-RNA到蛋白質的關鍵角色

核糖體（Ribosome），舊稱“核糖核蛋白體”或“核蛋白體”，普遍被認為是細胞中的一種細胞器，除哺乳動物成熟的紅細胞，植物篩管細胞外，細胞中都有核糖體存在。一般而言，原核細胞只有一種核糖體，而真核細胞具有兩種核糖體（其中線粒體中的核糖體與細胞質核糖體不相同）。

核糖體是一種高度復雜的“生物機器”。它主要由核糖體RNA（rRNA）及數十種不同的核糖體蛋白質（r-protein）組成（物種之間的確切數量略有不同）。核糖體蛋白和rRNA被排列成兩個不同大小的核糖體亞基，通常稱為核糖體的大小亞基。核糖體的大小亞基相互配合共同在蛋白質合成過程中將mRNA轉化為多肽鏈。

其功能和作用是按照mRNA的指令將遺傳密碼轉換成氨基酸序列并從氨基酸單體構建蛋白質聚合物。

移碼機制

在正常細胞中，核糖體按照嚴格的步驟沿著RNA移動，一次只讀取三個RNA點位。該三個點位的代碼定義了與正在生長的蛋白質連接的相應氨基酸。而這個過程中幾乎不會發生核糖體向前或向后滑動一個或點位而不遵循常規的三個點位識別步驟的情況。因為一旦發生核糖體識別RNA錯位滑移時（這種情況被稱為“移碼”），將導致對遺傳密碼的錯誤讀取而產生錯誤的蛋白質。

移碼幾乎不會在我們的正常細胞中。因為這將導致細胞蛋白功能失調；但是，某些病毒（例如冠狀病毒和HIV）卻依賴移碼事件來調節病毒蛋白的水平。例如，目前肆虐全球的COVID-19的病毒，更是嚴重依賴于病毒RNA中異常復雜的折疊所導致的核糖體讀取時候的移碼。移碼對病毒是必不可少的，但在我們的生物體中幾乎從來沒有發生過，在病毒的生命周期中的一個重要步驟是根據病毒RNA基因組中的說明生產新的病毒蛋白。按照這些構建計劃，病毒通過核糖體復制了自己的蛋白然后再感染其他細胞，然后再轉移給其他個體。

來自蘇黎世聯邦理工大學，伯爾尼大學，洛桑大學（瑞士）和科克大學（愛爾蘭）的研究人員團隊首次設法揭示了移碼過程中病毒基因組與核糖體之間的相互作用。他們的結果剛剛發表在《科學》雜志上。

通過復雜的生化實驗，研究人員設法在SARS-CoV-2 RNA基因組的移碼位點捕獲了核糖體。然后他們可以使用低溫電子顯微鏡研究這種分子復合物。最終團隊向人們展示了病毒借助核糖體進行移碼的最清晰，最準確的可視化圖像。

病毒最致命的弱點

在了解了這種機制是如何發生后，通過靶向此RNA折疊來抑制核糖體移碼的任何化合物都可能成為未來強大的抗病毒類藥物。但是，到目前為止，尚無關于病毒RNA是如何與核糖體相互作用以促進移碼發生的信息。

研究對象SARS-CoV-2對這種核糖體移碼事件的依賴性可用于開發抗病毒藥物。先前的研究報道了幾種化合物能夠抑制冠狀病毒的移碼，但是，這項研究現在提供了有關這些化合物對感染細胞中SARS-CoV-2水平的影響的信息。

在他們的實驗中，兩種化合物都將病毒復制降低了三到四個數量級，并且對處理后的細胞沒有毒性。盡管目前這些化合物還不足以用作治療藥物，但這項研究表明，抑制核糖體移碼對阻斷病毒復制具有深遠的影響，這為開發更好的化合物鋪平了道路。由于所有冠狀病毒均依賴于這種保守的移碼機制，因此靶向該過程的藥物甚至可能對治療未來新冠狀病毒的感染起到作用。未來的工作將集中在理解抑制病毒移碼的細胞防御機制上，因為這對于開發具有類似活性的化合物更有幫助。

梵觀點：萬物皆有弱點。