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Nature:窺探細(xì)胞的“廢物處理服務(wù)”

日期:2014-12-30 09:27:44

 在他們的蛋白質(zhì)質(zhì)量控制研究中,來(lái)自海德堡大學(xué)的科學(xué)家們獲得了一些重要的新見(jiàn)解,揭示出了細(xì)胞阻止錯(cuò)誤定向至細(xì)胞核中的蛋白質(zhì)引起損傷的機(jī)制。他們的研究將焦點(diǎn)放在了內(nèi)核膜上負(fù)責(zé)檢測(cè)和標(biāo)記錯(cuò)誤定向蛋白質(zhì)的一個(gè)復(fù)雜裝置上。

 

與來(lái)自法國(guó)、瑞典和加拿大的研究人員展開(kāi)國(guó)際協(xié)作,海德堡大學(xué)分子生物學(xué)中心(ZMBH)Michael Knop教授領(lǐng)導(dǎo)下的研究小組闡明了,在這一過(guò)程中細(xì)胞“廢物處理服務(wù)”被觸動(dòng)的機(jī)制。他們的研究結(jié)果發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上。

 

盡管很小,細(xì)胞卻有著非常精確的組織結(jié)構(gòu)——所有一切均各就各位。為了找到它們的合適位置,蛋白質(zhì)承載著一種信號(hào)。這些信號(hào)內(nèi)置在它們的結(jié)構(gòu)中,功能就像是地址,細(xì)胞內(nèi)的“郵政服務(wù)”將它們傳送到正確的目的地。其中一個(gè)目的地就是細(xì)胞核。

 

細(xì)胞核中包含著細(xì)胞的基因組信息——DNA。為了實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分裂以及對(duì)環(huán)境做出響應(yīng),細(xì)胞必須讀取并將DNA解碼為新蛋白質(zhì)。核蛋白確保了這一過(guò)程正確運(yùn)行。那當(dāng)?shù)鞍滓馔膺M(jìn)入到細(xì)胞核中即便它們并不屬于那里時(shí)會(huì)發(fā)生什么?Knop教授說(shuō):“這會(huì)危害基因組信息的讀取,在某些條件下威脅整個(gè)細(xì)胞的存在。”

 

在研究過(guò)程中,Knop教授的研究小組開(kāi)發(fā)了一種新方法來(lái)檢測(cè)錯(cuò)誤定向的蛋白,并研究了細(xì)胞是如何處理它們的。與來(lái)自雷恩和斯德哥爾摩的兩個(gè)研究實(shí)驗(yàn)室合作,海德堡大學(xué)的這一研究小組發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的內(nèi)核膜上有一個(gè)復(fù)雜的裝置:一個(gè)參與了蛋白質(zhì)質(zhì)量控制的泛素連接酶。這一泛素連接酶可以檢測(cè)和標(biāo)記錯(cuò)誤蛋白。基于這一所謂的聚泛素化過(guò)程,細(xì)胞“認(rèn)識(shí)”到這一特異蛋白不屬于細(xì)胞核,并激活細(xì)胞的廢物處理。一個(gè)蛋白酶體幾乎可以完全吞咽和“消化”標(biāo)記的蛋白質(zhì)。

 

Knop教授說(shuō):“直到現(xiàn)在我們都認(rèn)為,我們研究的泛素連接酶與一種特別的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程有關(guān)聯(lián),這一信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程參與了細(xì)胞的氨基酸供應(yīng)。當(dāng)我們的研究顯示它們事實(shí)上并未直接完成這一功能,我們感到非常吃驚。與之相反,這一泛素連接酶觸動(dòng)除去了一個(gè)在錯(cuò)誤的時(shí)間進(jìn)入細(xì)胞核中,會(huì)破壞氨基酸供應(yīng)的蛋白質(zhì)。”

 

海德堡大學(xué)的科學(xué)家們進(jìn)一步解釋說(shuō),這一“復(fù)雜的控制機(jī)制”也對(duì)各種其他蛋白起作用。如果它們未被正確傳送,泛素連接酶會(huì)引發(fā)這一過(guò)程將錯(cuò)誤定向的蛋白質(zhì)清除出細(xì)胞核和核膜。Knop教授說(shuō):“但仍然存在一個(gè)問(wèn)題:這一泛素連接酶是如何斷定蛋白質(zhì)到達(dá)了正確或錯(cuò)誤的位點(diǎn)的?”

 


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