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蛋白修飾最新研究技術系列一

日期:2011-04-27 08:11:21

細胞的行為由蛋白決定,但是常見的DNA測序,或者芯片分析實驗并不能告訴我們一個蛋白的指令到底是什么。在蛋白翻譯過程中和翻譯后,酶,脂類,蛋白和糖類會對新合成蛋白上的氨基酸進行修飾,從而導致即使是相同的遺傳序列得到的蛋白,其功能也不盡相同的。

近年來科學家們越來越關注蛋白修飾,也初步了解了一些蛋白修飾何時出現,這些修飾的作用是什么,比如說磷酸基團修飾能失活,或者激活酶;線粒體蛋白賴氨酸上的乙酰基團修飾會導致代謝改變;組蛋白肽段上的甲基化修飾則能調控基因表達;SUMO蛋白修飾更是會影響到細胞凋亡,神經退行性病變等多個重要細胞進程。

但是這還遠遠不夠,對于哪些肽段會被修飾,在哪兒修飾,這些修飾如何發生,對于細胞的影響是什么,我們知之甚微。現代質譜分析技術能分析一些類似磷酸化修飾的簡單蛋白修飾,但是要找到像是SUMO蛋白這樣的修飾卻存在技術上的門檻,研究修飾蛋白的功能更還是處于嬰兒期。不過隨著新技術的不斷推陳出新,我們對于蛋白修飾的了解也越來越多,在著名的The Scientist雜志上,幾位專家就這一方法,提出了一些新穎的方法,克服了蛋白修飾研究中的難題。

如何實現蛋白糖基化

所謂糖基化蛋白就是帶有糖鏈的蛋白,這種翻譯后修飾參與了生物體的許多生命活動,而且隨著蛋白質組學技術的不斷發展,蛋白糖基化研究也越來越受到廣泛關注。但是由于糖基修飾變化大,種類多,因此難以合成。

來自蘇黎世瑞士聯邦理工學院的Markus Aebi教授研究組提出了一種新方法,能解決這一問題,這不僅有利用糖基化研究,而且還可以大量培育生物學研究或藥理學研究中需要的糖蛋白,這一研究成果公布在《Nature Chemical Biology》雜志上。

研究人員研制了一種包含空腸彎曲菌(Campylobacter jejuni)基因的大腸桿菌,利用改造后的大腸桿菌據能通過這些基因的共同作用,將糖鏈連接到蛋白質中特定氨基酸的氮原子上,獲得哺乳動物的糖蛋白,雖然在細胞培養液的糖鏈上還有一些不必要的糖,但利用實驗室已有的技術可以輕松地將這些多余的糖取掉,再放置上所需要的東西。

在日常的實驗中,研究人員和藥物開發人員經常利用細菌大量生產蛋白質,但是微生物卻沒有設備來生產糖蛋白,這種方法就能解決這個問題,而且由于這種糖蛋白也是一些病毒感染的關鍵蛋白,與多種疾病如肌肉萎縮癥也有關,因此這一新成果將在生物藥學和糖蛋白質研究中有直接的現實應用。Aebi教授說,“這就是糖蛋白工程(glycoengineering)”。


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