最近来自于斯克里普斯研究所的一个科研小组第一次显示了细胞的“蛋白质工厂”——核糖体的组成图像。该研究发现为开发新的抗生素以及治疗核糖体组成错误相关的疾病指明了新方向。此外，新技术还将有助于科学家们对细胞过程中其他的复杂机制展开研究。
在过去的几十年里生物学家们都希望能够鉴别和观察到形成核糖体的重要分子，然而却一直未获得突破性的进展。近日来自斯克里斯普研究所的研究人员称他们在最新的研究中获得了核糖体形成过程中几个中间化合物的图像。研究
论文发表在世界知名的《科学》（Science）杂志上。
“对于我来说它就像梦一样，”该项目的负责人、斯卡格化学生物学研究所的成员、斯克里斯普研究所大学生及研究生教务长James Williamson博士说：“在斯克里斯普研究所许多的同事开展了广泛的合作。“
在过去由于受到成像技术的限制，科研人员无法对形成核糖体和其他细胞元件的分子展广泛研究。多年来电子显微镜技术使得科学家们能够获得一些微小分子的图像，但要求对微小分子进行纯化。而在对分子进行纯化前，研究人员必须先了解其组成。
“我的实验室针对核糖体组装进行了大约15年的研究，”Williamson说：“而早在30年前就有人制定了基本的步骤。然而直到现在也没有人真正地了解细胞内到底发生了什么。”
斯克里斯普研究所的研究人员早先开发了一种新技术称之为单粒子分析技术。利用这种技术，科学家们可以绕开纯化步骤，对未经纯化的样品进行成像。自动化数据采集和处理系统使得研究人员能够解密复杂的数据。
论文的第二作者、Williamson实验室的研究助理Andrea Beck从大肠杆菌中获得了纯化的核糖体元件。然后她利用化学方法分解这些元件获得组成核糖体的成分。研究人员将这些成分混合在一起，进行快速染色，并用电子显微镜技术进行成像。“我们对由各种不同粒子混合组成的的样品进行了研究。”Williamson说。
论文的第一作者Mulder对核糖体装配反应中的组成粒子进行了收集和分析。使用该研究小组先进的算法，研究人员对来自电子显微镜的超过100万个数据点进行了处理最终获得了分子图像。通过生成的图像科学家们确定了核糖体生成过程中的化学组成。“不论我们如何处理数据，我们都获得了同样的结果。这使我们相信我们获得的结果是真实的，”Williamson说。
在接下来的研究工作中研究人员进一步确定了不同时帧成像的组分。在对核糖体元件进行分解后，科学家们制备出不同阶段的样品，并将分子进行充分混合，了解其在细胞核糖体形成中的作用机制。通过一系列成像，研究人员证实随着时间流逝大的复杂的分子浓度逐渐增高，而小分子逐渐减少。这些结果与之前获得的有限的信息相吻合，从而进一步证实了结果具有可靠性。此外，研究还证实核糖体形成存在不止一条途径，证实了从前的研究中提出的平行组装现象。
Williamson认为他们的新发现将有助于推动对细胞内其他核糖体组成必需的分子的研究。此外，Williamson还认为新发现具有医疗应用的潜力。所有的细菌都包含并依赖于核糖体。鉴定出核糖体组装必须的分子为开发杀灭细菌的抗生素提供了新的靶点。
“如果我们能弄清楚抑制核糖体组装的机制，将成为一个非常重要的治疗途径” Williamson说：“研究证实一些疾病例如先天性纯红细胞再生障碍性
贫血又称Diamond-Blckfan综合征(Diamond-Blackfan anemia，DBA)就是由于核糖体组成错误所引起。了解核糖体的组成将有助于修复此类错误治疗或防止疾病发生。”
“此外利用新技术科学家们还能够对关键的细胞过程中的其他复合物进行相似的成像及分析，”Williamson说。
作者：
2010-11-4