Sci Adv | Polysome profiling应用：核糖体蛋白bL27保护翻译中的核糖体免受tmRNA-SmpB的干扰

细菌核糖体蛋白bL27、转运-信使RNA（tmRNA）以及小蛋白B（SmpB）在几乎所有细菌中都高度保守，但在后生动物中却不存在。tmRNA和SmpB共同参与反式翻译（trans-translation）途径，该途径专门拯救停滞在mRNA 3’末端的核糖体。

在反式翻译过程中，tmRNA-SmpB复合物进入核糖体的A位点，为停滞的蛋白添加一个降解标签，并最终释放核糖体。由于反式翻译对许多病原菌的生存和毒力至关重要，因此它是一个有前景的抗生素开发靶点。

尽管bL27蛋白的N末端紧邻肽基转移酶中心（PTC），在蛋白质合成中扮演着关键角色，但其确切功能仍不明确。以往的研究暗示bL27可能与反式翻译过程有关，但两者之间的具体功能联系尚待阐明。

2026年8月7日，德克萨斯大学Kenneth C. Keiler团队在Science Advances上发表了题为“Ribosomal protein bL27 protects translating ribosomes from tmRNA-SmpB”的研究论文。该研究发现，核糖体蛋白bL27扮演着一个“门控蛋白”的角色，其主要功能是防止负责拯救停滞核糖体的tmRNA-SmpB复合物干扰正在进行正常翻译的核糖体。

文章索引

【标题】Ribosomal protein bL27 protects translating ribosomes from tmRNA-SmpB

【发表期刊】Science Advances

【发表日期】2026年8月7日

【作者及团队】德克萨斯大学Kenneth C. Keiler团队

【IF】12.5

研究结果

一、bL27突变增加了转运翻译的效率与抑制剂敏感性

研究人员通过基因突变和体外生化实验，发现敲除或突变bL27的N端序列会使细菌对反式翻译抑制剂高度敏感。

同时，缺乏bL27的核糖体在体外表现出更高的反式翻译活性，这说明bL27在野生型核糖体中会天然阻碍反式翻译进程。

二、bL27通过空间位阻效应调节tmRNA的移动

体外翻译和Polysome profiling多聚核糖体分析表明bL27缺失不会干扰核糖体组装，但会减慢整体蛋白质合成速率。

分子动力学模拟进一步揭示bL27的N端序列能通过空间位阻特异性地增加tmRNA在A位的停留时间从而阻碍其进入P位，但对正常tRNA的动态变化毫无影响。

三、ssrA缺失可挽救缺乏bL27细胞的死亡表型

通过对细菌生长曲线和集落形成单位进行定量测量，研究发现bL27缺失会导致细胞存活率下降一万倍。

如果在敲除bL27的基础上进一步敲除编码tmRNA的ssrA基因，可以使细胞在稳定期的存活率提高一百倍，说明tmRNA的存在是导致bL27缺失菌株死亡的重要原因。

四、bL27限制tmRNA-SmpB对翻译延伸的干扰

研究人员在体外翻译系统中加入不同浓度的tmRNA-SmpB复合体，并观察其对蛋白质合成速率的影响。

结果显示tmRNA-SmpB会使缺乏bL27的核糖体翻译速率显著下降，但对野生型核糖体没有影响，直接证明了bL27能够限制tmRNA-SmpB干扰正常的翻译延伸过程。

总结

本研究确立了核糖体蛋白bL27作为翻译精确性调控因子的地位，通过空间位阻效应平衡了蛋白质合成与核糖体拯救之间的竞争。这一机制的发现为理解细菌翻译调控提供了新视角，并为开发靶向核糖体蛋白与非编码RNA相互作用的新型抗生素奠定了理论基础。