Pode um juiz de primeiro grau realizar uma audiência em processo que tramita no Supremo Tribunal Federal?

Sim. A Lei 12.019/2009, permite ao STF convovar desembargadores de Turmas Criminais dos Tribunais de Justiça ou dos Tribunais Regionais Federais, bem como juízes de varas criminais estaduais ou Federais, para que procerdam a atos de instrução processual, seja na sede do Tribunal ou no local onde se deva realizar o ato.

Exemplo: Deputado Federal responde processo criminal no Supremo, assim, esta corte pode determinar que um juiz da cidade de São Paulo faça a audiência de testemunhas de acusação ou defesa que lá se encontrem. Serve para dar agilidade á ação penal, tentando evitar a prescrição...

É o que ocorre no caso do mensalão.

É o que há!