UT Southwestern 的研究人员已经确定了一种四蛋白复合物，它似乎在生成核糖体(充当细胞蛋白质工厂的细胞器)以及神经发育障碍中的一个令人惊讶的部分方面发挥着关键作用。这些发现发表在《细胞报告》上，可能会导致操纵核糖体生产的新方法，这可能会影响影响人类健康的各种条件。

“核糖体是生命的基础，但我们对它们是如何组合在一起以及核糖体生产过程如何受到调节的理解不完整，”主要作者、分子生物学教授、成员 Michael Buszczak 博士说UT Southwestern 的 Harold C. Simmons 综合癌症中心。“我们的发现为这些问题提供了重要线索。”

Buszczak 博士解释说，核糖体存在于地球上每个生物体的每个细胞中的数量不同。他补充说，由于它们作为蛋白质生产者的关键作用，这些自然设定点的变化可能会产生有害的后果。例如，癌细胞倾向于增加核糖体的产生，以促进不受控制的细胞分裂所必需的蛋白质产生。此外，一组被称为核糖体病的罕见疾病——以核糖体产生异常为特征——表现出多种症状，包括贫血、颅面缺陷和智力障碍。

尽管每个物种都有核糖体，但大多数关于核糖体生物发生的知识都来自流行的实验室模型酵母。Buszczak 博士说，这个过程的基础与人类核糖体生物发生相同，但具体情况并非如此。因此，使人类核糖体产生独特的细节一直是未知的。

为了更多地了解这个过程，Buszczak 博士、Buszczak 实验室的研究生倪春阳和他们的同事，包括 UTSW 分子生物学助理教授 Jun Wu 博士，首先开发了一种技术，促使旧的核糖体发红光，新生成的核糖体发绿光。研究人员在几种不同的人类细胞类型上使用了这个工具，证实了每种细胞的核糖体产生率不同。

使用称为 CRISPR 的基因编辑工具，研究人员使单个基因失活，以识别那些可能在核糖体生物发生中起关键作用的基因。他们的搜索发现了四个基因，分别是 CINP、SPATA5L1、C1orf109 和 SPATA5。进一步的研究表明，这些基因结合在一起形成一个复合体，当组装几乎完成时，它会从核糖体中剥离一个占位蛋白，从而允许一种不同的蛋白质代替它的位置进行核糖体成熟。

以前，SPATA5 在细胞中的功能是未知的。然而，该基因的突变与神经发育障碍有关，包括小头畸形、听力丧失、癫痫和智力障碍。当研究人员将其中两个突变插入细胞中，导致它们产生突变的 SPATA5 蛋白时，细胞无法产生正常水平的功能性核糖体——这表明这些神经发育障碍可能源于核糖体问题。

Buszczak 博士说，他和他的同事计划研究为什么中枢神经系统似乎比其他细胞类型对核糖体破坏更敏感。他补充说，这些发现最终可能会导致癌症、核糖体病和其他受蛋白质生产过多或不足影响的疾病的新疗法。

为这项研究做出贡献的其他 UTSW 研究人员包括 Daniel A. Schmitz、Jeon Lee 和 Krzysztof Pawłowski。

Buszczak 博士是医学研究领域的 EE 和 Greer Garson Fogelson 学者。吴博士是 Virginia Murchison Linthicum 医学研究学者和德克萨斯州癌症预防与研究所 (CPRIT) 学者。