“翻譯”過程參與決定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
日期:2014-06-04 08:54:35
生命科學(xué)的研究可以分為三個層次:第一層次是從基因組角度說,它是生命的遺傳基礎(chǔ);第二層次是蛋白質(zhì)科學(xué),蛋白質(zhì)只有折疊成一定三維結(jié)構(gòu),才能產(chǎn)生重要的生命功能,換句話說,特定的三維結(jié)構(gòu)才能決定特定的功能;第三個層次就是系統(tǒng)生物學(xué),它是從整體上系統(tǒng)地研究生命現(xiàn)象。
大多數(shù)蛋白質(zhì)為了達(dá)到具有生物活性狀態(tài)必須折疊成三維結(jié)構(gòu)。早在1957年,美國生物化學(xué)家Anfinsen就提出一個生物化學(xué)的基本原理——蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定高級結(jié)構(gòu)。但新研究表明,一條多肽鏈在細(xì)胞中的合成速率可以影響多肽鏈在兩個可選擇的折疊結(jié)構(gòu)中選擇哪一種折疊結(jié)構(gòu)。
近日,美國圣母大學(xué)Patricia Clark等在《美國化學(xué)會志》撰文指出,核糖體合成蛋白質(zhì)的速度(翻譯速率)也會影響蛋白質(zhì)最終的結(jié)構(gòu)。研究人員構(gòu)建了一個簡單但整潔的模型蛋白,這個蛋白包括通過柔性鏈而連接的三個半域(YKB)。這種蛋白質(zhì)可以折疊成兩個相互排斥的結(jié)構(gòu):要么是黃色和黑色半域相互作用和折疊在一起形成YK-B交互,或黑色和藍(lán)色半域配對形成Y-KB。YK-B會發(fā)出熒光黃而Y-KB會發(fā)出熒光藍(lán)的結(jié)構(gòu),因此系統(tǒng)的熒光可以被用來監(jiān)視在體內(nèi)產(chǎn)生的2種不同折疊結(jié)構(gòu)的相對量。
當(dāng)變性YKB蛋白在體外被允許重新折疊,可以觀察到一個黃——藍(lán)色等量的熒光:對應(yīng)于YK-B和Y-KB的等摩爾量,顯示出藍(lán)半結(jié)構(gòu)域和黃色半結(jié)構(gòu)域同等競爭中間的黑半結(jié)構(gòu)域。但當(dāng)在大腸桿菌細(xì)胞中表達(dá)該蛋白質(zhì)時,產(chǎn)生更多的黃色熒光表明,體內(nèi)蛋白更傾向于Y-KB結(jié)構(gòu)而非YK-B結(jié)構(gòu)。這是由于N-末端(黃色)半結(jié)構(gòu)域首先合成并因此有更多的時間與中間半結(jié)構(gòu)域相互作用。
研究還表明,利用同義密碼子的不同翻譯率,在特定區(qū)域改變RNA局部的翻譯速率可以調(diào)整YKB的折疊,并放大優(yōu)先選擇YK-B結(jié)構(gòu)。