核糖體翻譯將mRNA中的信息解碼并轉化為直接執行細胞功能的蛋白質。這些蛋白質構成了新陳代謝的基礎，并在維持細胞過程和有機體生命活動的正常運作中發揮著關鍵作用。翻譯過程涉及多個環節和各種分子的精確協同作用，使得體外純化的樣品單顆粒分析技術難以捕捉到完整的翻譯過程。盡管領域內已有較多基于電子斷層成像的核糖體結構研究，但由于分辨率不足，翻譯過程中核糖體的動態多構象特性暫未得到充分揭示。
1月9日，中國科學院生物物理研究所章新政研究組在《自然-結構與分子生物學》（Nature Structural & Molecular Biology）上，發表了題為Capturing eukaryotic ribosome dynamics in situ at high resolution的最新研究成果。該研究利用冷凍電鏡技術以及課題組自主開發的算法GisSPA，在近原子分辨率下捕捉到釀酒酵母細胞內原位條件下的核糖體翻譯過程發生的周期性變化動態，測定了翻譯過程中小亞基的運動參數，描繪了eEF1A、eEF2、eEF3三種延伸因子與核糖體的周期性結合與解離。
研究顯示，eEF2是真核生物翻譯延伸循環中最重要的輔助因子。除已知的延伸構象外，該研究在肽基轉移過程中捕獲到緊湊型eEF2。它有助于穩定肽基轉移的環境和最佳性能。進一步，研究在A-tRNA入位階段發現緊湊eEF2的結合，說明eEF2與核糖體的結合早于先前的普遍認知。同時，在易位初期，研究捕捉到部分延伸的eEF2構象。整個eEF2的生命周期展示了它作為“分子臂”在真核生物肽基轉移及易位中的關鍵作用。
進一步，該研究展示了真菌等細胞特有的eEF3的生命周期，鑒定出開放型eEF3結合的完全旋轉的核糖體。研究發現，eEF3在易位初期便與核糖體結合，其構象變化伴隨著40S亞基頭部的擺動和身體的回轉。
這一研究通過原位結構生物學方法揭示了真核細胞翻譯全過程，有助于科學家探討蛋白質合成的精細機制及其在細胞功能、代謝調控和疾病發生中的作用。
研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國科學院戰略性先導科技專項（B類）等的支持。