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“中心法则”中将遗传信息从mRNA传递到蛋白质这一过程,主要由大分子机器核糖体负责完成。核糖体是整个蛋白质质量控制过程的中心,通过校对蛋白合成和下游基因启动,来调控新生肽链的命运。核糖体翻译过程中,一系列核糖体蛋白结合因子作用于核糖体,使核糖体以不恒定的速率合成新生肽链,并对新生肽链进行修饰和辅助折叠,从而参与蛋白质质量控制。越来越多的研究发现,新生肽链在合成过程中,会被暂停于核糖体肽链输出通道,与核糖体组分相互作用参与共转录基因的表达调控。大肠杆菌中,SecM是一种170个氨基酸长度的分泌型蛋白,它的C端序列会调控核糖体翻译暂停,启动下游基因的表达。生化与结构研究揭示SecM的C端17个氨基酸序列(150FSTPVWISQAQGIRAGP166)能与23S rRNA和核糖体蛋白uL22、uL4相互作用,以紧凑的构象存在肽链输出通道中,引起肽基转移酶中心(PTC中心)失活从而导致翻译暂停。然而,SecM诱导翻译暂停的分子机制仍然不是很清楚。更甚地是,越来越多的研究发现SecM诱导的翻译暂停可能是一个动态变化的过程。因此,我们采用冷冻电子显微镜技术来分析SecM暂停核糖体翻译的机制,并解析出分辨率在3.5~3.7?的两种翻译暂停复合物冷冻电镜结构。通过生化与结构分析,我们发现SecM暂停翻译存在两种不同的机制,并且会暂停在翻译延伸不同阶段。一种是SecM暂停核糖体于非旋转状态,使肽基转移酶中心失活,不利于氨基-tRNA定位到50S大亚基的A位点并进行自调整。另一种是SecM暂停核糖体于旋转状态,延长新生肽链-tRNA从杂交A/P位点易位到P/P位点过程。两种暂停机制中,SecM暂停序列中R163都起到关键作用,在暂停序列中其他氨基酸的帮助下,定位于特定位置并与通道组分相互作用,引起50S构象变化而不利于翻译延伸。综上所述,本研究首次提出SecM暂停核糖体翻译存在两种机制,揭示了SecM与核糖体组分相互作用,对翻译延伸进行连续多步调控的细节。结合已报道的研究,包括抗生素、引导肽等在内的新生肽链和/或小分子配体通过不同机制诱导核糖体构象变化,从而微调核糖体翻译速率。