リボソームサブユニットのチップ上での自律合成と組み立て

Autonomous synthesis and assembly of a ribosomal subunit on a chip.

• Michael Levy
• Reuven Falkovich
• Shirley S Daube
• Roy H Bar-Ziv

抄録

リボソームのバイオジェネシスは、これまで生きている細胞の外では再現されていませんでしたが、自己複製性の高い人工細胞を構築するための最も重要なステップです。本研究では、小型リボソームサブユニットをチップ上で合成し、その全てのリボソームタンパク質とRNAを捕獲することで、リボソームのバイオジェネシスを再現しました。その結果、リボソームサブユニットは、リボソームとは別の空間的に分離されていることが明らかになった。その結果、リボソームのサブユニットは、リボソームとの相互作用により、階層的な集合体、協調的な相互作用、不安定な中間体、大型のリボソームサブユニットへの特異的な結合などが明らかになった。本研究では、リボソームとリボソームの相互作用を解析することで、リボソームの構造と機能を解明することを目的とした。

Ribosome biogenesis is an efficient and complex assembly process that has not been reconstructed outside a living cell so far, yet is the most critical step for establishing a self-replicating artificial cell. We recreated the biogenesis of small ribosomal subunit by synthesizing and capturing all its ribosomal proteins and RNA on a chip. Surface confinement provided favorable conditions for autonomous stepwise assembly of new subunits, spatially segregated from original intact ribosomes. Our real-time fluorescence measurements revealed hierarchal assembly, cooperative interactions, unstable intermediates, and specific binding to large ribosomal subunits. Using only synthetic genes, our methodology is a crucial step toward creation of a self-replicating artificial cell and a general strategy for the mechanistic investigation of diverse multicomponent macromolecular machines.

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