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Nature子刊揭示分子伴侶的新功能

日期:2015-09-09 08:59:34

蛋白質(zhì)形成往往需要分子伴侶的幫助,確保自己折疊成為正確的結(jié)構(gòu)。不過,人們一直不清楚分子伴侶在膜蛋白成熟中起到了怎樣的作用。瑞士巴塞爾大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),分子伴侶能夠穩(wěn)定未成熟的細(xì)菌膜蛋白,協(xié)助它插入到細(xì)菌的外膜。這項(xiàng)研究發(fā)表在最近的Nature Structural & Molecular Biology雜志上。

 

新生蛋白質(zhì)在執(zhí)行細(xì)胞功能之前,必須形成正確的空間結(jié)構(gòu)。分子伴侶在這一過程中起到了重要的作用,避免蛋白質(zhì)折疊發(fā)生錯(cuò)誤。Sebastian Hiller教授和Daniel Müller教授領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)大腸桿菌E. coli的膜蛋白FhuA進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn),兩個(gè)分子伴侶在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中保護(hù)FhuA,并幫助它正確插入細(xì)胞膜。

 

細(xì)菌外膜上鑲嵌著許多轉(zhuǎn)運(yùn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和信號(hào)分子的蛋白質(zhì),FhuA就是其中之一。細(xì)菌通過這一蛋白攝取至關(guān)重要的鐵,不過抗生素也由此進(jìn)入細(xì)胞。研究人員指出,FhuA是一種筒狀的大蛋白,需要在分子伴侶的協(xié)助下插入細(xì)菌外膜。

 

研究人員通過結(jié)構(gòu)分析和單分子力譜研究,闡明了兩種分子伴侶為FhuA提供的幫助。“FhuA成熟是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程,”Hiller說。“在分子伴侶的保護(hù)下,FhuA持續(xù)改變自己的結(jié)構(gòu),并逐步插入細(xì)胞膜中。”隨著最后一段蛋白的插入,FhuA獲得了成熟的功能性桶狀結(jié)構(gòu)。如果沒有分子伴侶的保護(hù),FhuA就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤折疊,最終聚集起來引發(fā)混亂。

 

分子伴侶對(duì)于功能性蛋白的形成非常重要,它們不僅能確保蛋白質(zhì)正確折疊,還幫助膜蛋白插入細(xì)菌外膜。鑒于植物和動(dòng)物細(xì)胞的一些細(xì)胞器來源于細(xì)菌,它們的分子伴侶應(yīng)該也具有類似的功能。這些新發(fā)現(xiàn)可以幫助人們進(jìn)一步理解蛋白錯(cuò)誤折疊引發(fā)的疾病,比如阿爾茨海默癥、帕金森癥或者囊性纖維化。

 

“人們很久以前就知道,分子伴侶能保護(hù)其他蛋白,避免發(fā)生錯(cuò)誤折疊。我們的工作首次展示了分子伴侶對(duì)膜蛋白的支持作用,而膜蛋白一直是藥物研發(fā)的熱點(diǎn),”Müller教授說。

 


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