細胞抽出物におけるリボソーム構造をクリオプリズムで捕捉する: 浄化なしのクリオエムアプローチは,新しい構造状態を明らかにする

科学分野:

• 構造生物学
• 分子生物学
• 生物化学

背景:

• 伝統的なリボソーム構造分析では,冷凍電子顕微鏡 (cryo-electron microscopy,cryoEM) を用いて精製されたサンプルを採取するので,細胞内の構造的多様性の検出は制限される.
• インサイト冷凍電子トモグラフィーは細胞のコンテキストを提供しますが,スループットと解像度が低いです.
• 既存の方法は,リボソームの状態と関連する因子の完全なスペクトルを表すのに苦労しています.

研究 の 目的:

• リボソームの高解像度構造分析のための新しいワークフローである,クリオPRISM (サブセルラー混合物からの浄化なしのリボソームイメージング) を導入する.
• リボソームの異質性を研究するための伝統的な in vitro および in situ cryoEM 方法の限界を克服する.
• 細胞溶解物から直接リボソーム構造と相互作用の迅速かつ包括的な調査を可能にします.

主な方法:

• CRYOPRISMのワークフロー:直接リボソームイメージングのための細胞溶解,結晶化,画像分析.
• 多様なリボソーム状態を捕捉するためにE. coliで適用する.
• 20以上の異なるリボソーム構造の高解像度構造決定

主要な成果:

• クリオPRISMは,E. coli細胞溶解物から20以上の異なるリボソーム状態を成功裏に解消しました.
• アセンブリ,トランスレーション開始,延長,トランストランスレーション,静止を含む様々な機能的状態を特定した.
• アイドルリボソームに結合する延長因子G (EF-G) と冬眠因子RaiAの新しい構成を発見した.

結論:

• cryoPRISMは,リボソームのex vivo構造分析のための迅速でアクセスしやすい高解像度メソッドを提供します.
• この技術は原生相互作用を保ち,構造的異質性を捉え,以前の方法の限界を克服します.
• CRYOPRISMは,様々な生物や疾患におけるリボソーム生物学の研究を大幅に進める見込みです.