那是2021年初，格林正在休假，与朋友兼合作者罗兰·贝克曼(Roland Beckmann)在慕尼黑路德维希·马克西米兰大学(Ludwig Maximilian University of Munich)工作。格林是约翰·霍普金斯大学霍华德·休斯医学研究所的研究员，她曾告诉他，她实验室里的一个项目正在探索一个长期存在的生物之谜。他们试图填补科学家关于细菌细胞如何对蛋白质合成问题作出反应的知识上的一个关键空白。因为细胞几乎做任何事情都需要蛋白质，这种反应对正常功能至关重要。

格林的团队很清楚正在发生什么，但他们没有快照来证明这一点。结构生物学家贝克曼对此很感兴趣。他的团队利用一种称为低温电子显微镜的技术，揭示了现场发生了什么。

格林说:“当他们第一次向你展示一个结构时，你无法真正分辨出任何东西，因为所有东西都是灰色的。”“罗兰指着一个小团说:‘看，它在那儿!’”

她的团队怀疑，这个“小斑点”在事故发生时充当了分子急救员的角色。贝克曼的图像证实了这种分子的身份，并提供了新的情报，说明这种细菌质量控制的救援行动是如何工作的。贝克曼、格林和她实验室里由艾伦·布斯柯克领导的一组科学家首先在bioRxiv.org上的预印本中描述了这项研究，随后在2022年3月9日的《自然》杂志上描述了这项研究。这项工作可能为其他更复杂的生物体——甚至可能是人类——如何保持蛋白质生产提供线索。

被称为核糖体的分子机器完全按照遗传物质的线性链编码的指令行事。当它们沿着链移动时，就会生成一种蛋白质。然而，有时这台机器会出故障。

酵母的细胞与动物细胞相似，早期对酵母的研究表明，当核糖体陷入困境时，核糖体就会停滞不前。就像汽车突然刹车一样，一个停止运转的核糖体可能会被后面的核糖体追尾。格林的实验室之前已经发现了一种对这些碰撞有反应的酵母分子。就像一个小生命之颚，分子切断停滞的核糖体。这是拯救工作的第一步，最终让细胞回收和重用这些宝贵的蛋白质制造机器。

细菌细胞的核糖体也会被堵塞，但科学家们怀疑细菌对碰撞的反应是否和酵母一样。这是因为研究人员已经知道细菌有自己独特的方法来拯救受损的核糖体。

没有人确切知道是什么启动了拯救细菌的努力，但他们预计它会是与酵母完全不同的东西。相反，新的研究表明，细菌和酵母都是以同样的方式启动这一过程的——通过召唤刀锋状的急救人员。

“最酷的事情是两种分子都能识别相互碰撞的核糖体”。

在格林位于巴尔的摩的实验室里，研究人员发现细菌中的第一反应者是一种叫做SmrB的分子，并探索了它是如何工作的。贝克曼的结构“是拼图的最后一块”。

贝克曼的研究小组首次捕捉到了两个细菌核糖体碰撞的图像，然后对它们进行了颜色编码，这样它们的组成部分就不会迷失在灰色的海洋中。在将SmrB添加到含有核糖体的样本中后，研究小组发现分子出现在碰撞的中心。

生化实验表明，SmrB就像它的酵母配对物一样，将受损的核糖体切开。研究小组发现，不仅这两种分子的工作描述相同，细菌SmrB和它的酵母配对物也是近亲。研究人员还没有能够可视化的酵母版本如何与核糖体在碰撞过程中相互作用。因此，类似但更简单的SmrB可能会给科学家提供一个立足点，让他们了解这个过程是如何在其他生物体中工作的。

格林说:“这些救援途径的其他方面都非常不同。”“我们没有预料到我们会找到一个似乎是普遍的方面。”

Journal Reference:

Kazuki Saito, Hanna Kratzat, Annabelle Campbell, Robert Buschauer, A. Maxwell Burroughs, Otto Berninghausen, L. Aravind, Rachel Green, Roland Beckmann, Allen R. Buskirk. Ribosome collisions induce mRNA cleavage and ribosome rescue in bacteria. Nature, 2022; DOI: 10.1038/s41586-022-04416-7