結構生物化學/細胞器/核糖體/核糖體合成
核糖體合成是一個多步驟、易出錯的過程。核糖體由兩個大小不等的亞基組成。這些亞基在翻譯中執行專門的功能，例如較小的亞基負責 mRNA 解碼，而較大的亞基負責肽醯轉移反應。在真核生物中，核糖體由 4 個 rRNA 和大約 80 個核糖體蛋白組成。為了合成、成熟和運輸核糖體的各個組成部分並組裝它們，需要大約 200 個蛋白質反式作用因子的干預，以及大量的核仁小RNA (snoRNA)。這些參與了數百個獨立的、易出錯的反應。在核糖體生物發生過程中，有一些功能不直接與核糖體生物發生相關，因此被分配給核糖體合成因子，例如與細胞週期程序、或前 mRNA 剪接和 DNA 損傷反應的聯絡。由於核糖體裝配途徑中有如此多的反應，引入錯誤的可能性很大，並可能帶來有害的後果。例如，合成因子的結合失敗或丟失會導致結構缺陷的核糖體，並在翻譯中產生功能性後果。為了應對這些問題，細胞進化出多種質量控制機制。然而，這並不是說突變只發生在合成過程中，因為突變也可能發生在暴露於基因毒性壓力後。
一個創造最小化缺陷方法的例子是在一個晚期組裝步驟中，細胞可以在早期的核仁階段結合前 rRNA，從而使前核糖體進入到有效的合成途徑。另一個情況是結合前核糖體以監測和繫留核糖體蛋白結合位點的結構完整性。這種情況是存在與核糖體蛋白具有部分同源性的反式作用因子。這是因為缺陷會導致反式作用因子的結合延遲。
真核生物有多種降解核糖體的方法。核糖體途徑中的反應非常多，因此錯誤和突變的可能性很大。當順式發生突變時，可能會發生許多事件，例如 rRNA 序列的改變。監視途徑監測 RNA 的結構和功能完整性。對於順式構象的突變，可能會發生兩種可能的途徑，具體取決於 RNA 的大小和型別。
已描述了多種監視途徑來監測成熟 RNA 分子的完整性，其中一種監測 mRNA 的途徑是“無通行”衰變途徑或 NGD。這是指導致核糖體停滯的 mRNA 被降解。LaRivière 等人對解碼位點和肽醯轉移酶中心的位置進行了替換，這些位置在細菌中對於核糖體功能是必要的。這樣做是為了測試功能相關和保守的核糖體位點的突變是否會影響 rRNA 的穩定性。結果，該程式導致了非功能性 rRNA 衰變或 NRD 的鑑定。在 mRNA NGD 中，停滯的核糖體觸發了在缺陷 mRNA 上的暫停位點處啟動核酸內切酶裂解事件。然後，透過 5'- 和 3'- 裂解的 mRNA 產物的核酸外切酶消化。RNA 外切體消化在暫停位點處的缺陷裂解物，而 5'->3' exoRNase Xrn1 則消化 5'- 和 3'- 裂解的 mRNA。RNA 外切體是一種保守的多蛋白 3'->5' exoRNase 複合物，在大多數細胞 RNA 的合成、降解和監視中起作用。對於 NGD，關鍵成分包括 Dom34 和 Hbs1。然而，這對於 25S NRD 並不適用，但對於 18S NRD 卻是如此。因此，它表明了兩種不同的途徑。
在 18S NRD 中，Dom34 與 Hbs1 在同一途徑中共同作用，它們在體外和體內相互作用。翻譯的小分子抑制劑穩定 18S，但不穩定 25S NRD 底物，因此提供了進一步的證據，表明 18S NRD 的啟用需要延長核糖體，以及 18S 和 25S NRD 在機制上是不同的。18S NRD 與細胞質 exoRNase Xrn1 和 Ski7 相連，因為刪除 Hbs1 和 Ski7 都能增強 18S NRD 底物的穩定性。18S NRD 和 mRNA NGD 都會在 P 體中積累，P 體是保守的 RNA-蛋白質細胞質顆粒，包含一組抑制物的未翻譯 mRNA。然而，25S NRD 底物不會共定位到 P 體。
LaRivière 的工作使科學家們發現了“非功能性 rRNA 衰變”途徑或 NRD。NRD 強調檢測和去除發育的核糖體。NRD 類似於 NGD，但它們具有不同的動力學，這可以歸因於成熟核糖核蛋白顆粒的複雜性和緊湊性。NRD 有兩條途徑，一條側重於小的核糖體亞基，另一條修改大的核糖體亞基。大的核糖體亞基有兩個主要的降解系統：1. 泛素蛋白酶體系統 (UPS) 和 2. 自噬。UPS 靶向短壽命蛋白，涉及泛素化和自噬，降解長壽命蛋白。
當反式構象中發生錯誤時，它可能表示組裝因子或核糖體蛋白的結合失敗或丟失。TRAMP 監視圍繞著在破壞性前 rRNA 的 3'-端新增非結構化的寡腺苷酸尾部，來自多聚腺苷酸聚合酶活性。之後，這種標記方法導致由 RNA 外切體執行的降解。新增這些多聚 A 尾部使人們能夠區分正常運作的 RNA，然後在隨後透過外切體活性進行刺激。據推測，缺陷 RNA 將經歷多輪 TRAMP 介導的多聚腺苷酸化，然後被外切體消化以增強降解效果。在某些情況下，監視發生在一個被稱為“無體”的專門核仁區域中，該區域包含大量的 TRAMP 和外切體成分。
迄今為止，已描述了五條 rRNA 降解途徑。(i)核仁和核前 40S 和前 60S 核糖體單元被“TRAMP-外切體”途徑積極監測。如果識別出錯誤摺疊的前核糖體單元，TRAMP 將結合到該分子，然後在 3' 端對缺陷 rRNA 進行多聚腺苷酸化，這一步驟既刺激了外切體的募集，也刺激了外切體的降解。尚不清楚 TRAMP 如何檢測到缺陷核糖體。多聚腺苷酸化發生在正常和隱性前 RNA 位點。RNA 聚合酶 I 活性的差異會啟用隱性裂解位點。攜帶順式突變的細胞質成熟亞基由 NRD 途徑監測。(ii) 在 18S NRD 中，沿 mRNA 存在錯誤的小亞基由 Dom34 和 Hbs1 識別。這些錯誤透過未知活性（被認為類似於 mRNA NGD）進行核酸內切酶裂解。釋放的產物被 Xrn1 和 RNA 外切體在輔助因子 Ski7 的幫助下消化。(iii) 在 25S NRD 中，缺陷的 60S 亞基透過 Rtt101-Mms1 介導的未知相關核糖體成分的泛素化被靶向蛋白酶體降解。在細胞飢餓條件下，過量的核糖體被翻轉為核糖體自噬和 PMN。(iv) 核糖體自噬是一種巨自噬型別，涉及將胞質組分吞噬到液泡中。在液泡內，這些成分被回收利用。(v) 在 PMN 中，一種特定的微自噬型別，液泡掐斷了一部分核膜。這創造了一個專門的細胞器，稱為 NVJ，它成熟為一個囊泡。最後，成熟的囊泡被駐留的水解酶降解。
在正常細胞生長以及壓力和疾病情況下，RNA 都會發生損傷。核苷酸鹼基的化學修飾會因暴露於紫外線、氧化、氯化、硝化和烷基化而被引入 RNA 和 RNP 中。這些改變都可能成為啟動核糖體降解途徑的生理觸發因素。阿爾茨海默病和帕金森病等神經退行性疾病與 rRNA 序列因暴露於紫外線或氧化而受損相關。據推測，RNA 氧化參與了疾病進展，而 RNA 對氧化損傷的敏感性受多種因素影響，包括與蛋白質保護的結合程度。在暴露於高水平活性氧（包括暴露於過氧化氫和甲萘醌）以及時間性衰老和其他凋亡訊號的酵母細胞中，成熟的 5.8S 和 25S rRNA 會大量片段化。用抗代謝物和化療藥物 5-氟尿嘧啶 (5-FU) 處理的酵母細胞會積累聚腺苷化的前 rRNA。這種積累在對藥物高度敏感的胞外體突變體中會加劇。這表明含有 5-FU 的 RNA 的降解是透過核仁監控實現的。細胞核仁功能障礙與癌症相關。各種核仁壓力，如藥物介導的 rRNA 合成干擾、前 rRNA 加工或核糖體合成因子功能抑制，會導致核仁破壞。最終，細胞週期會發生缺陷。關於這種現象的一個有趣的觀察結果是，在感染了蜂群崩潰綜合徵 (CCD) 的西方蜜蜂的腸道中，聚腺苷化的 rRNA 片段的丰度增加。昆蟲腸道是環境干擾的主要場所，從外部吸收所有農藥。CCD 與已知劫持細胞核糖體的類脊髓灰質炎病毒感染有關。這加上農藥的使用可能會觸發核糖體降解反應。
核糖體合成是細胞的主要活動，可以快速消耗能量，但調節很少。控制在合成、組裝以及最終產品的監控方面發揮作用。核糖體合成已經進化為與複雜的營養感應機制完全整合。在存在缺陷的核糖體、受損的核糖體或大量的成熟核糖體時，它們會被快速降解和回收。許多監控途徑存在，它們可以選擇多餘的或有缺陷的核糖體。這些途徑甚至足夠複雜，可以監控核糖體的大亞基和小亞基。最重要的概念是，我們瞭解所有這些途徑如何在核糖體合成中相互連線。
Lafontaine Denis L.J. "核糖體的'垃圾桶'：真核生物如何降解其核糖體." <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20097077>