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《自然通訊》:監測單個蛋白質去折疊

日期:2014-09-23 08:49:34

 

通過孔道的蛋白質轉運,是許多生物功能所必不可少的。目前,一種新的方法,可讓研究人員監測這整個過程中的單個蛋白。它們是如何通過的?

 

蛋白質運輸是正常細胞功能的一個重要組成部分。在任何特定的時刻,成千上萬的蛋白質通過孔道,從一個器官轉運到另外一個器官,保持細胞的健康和繁榮。

 

蛋白質運輸也在發病機制中發揮重要的作用。各種細菌毒素能夠創建它們自己的孔道,使它們進入細胞。但是,到目前為止,蛋白質如何轉運到細胞內部和外部的基本力學,仍然是一個謎。

 

牛津大學化學生物學教授Hagan Bayley指出:“在許多狀況下,蛋白質需要從細胞的一個隔間轉運到另一個。有時候,蛋白質折疊過大,不能通過運輸系統,就無法將它們從一個地方運輸到另外一個地方。所以,我們試著做真正基本的科學實驗,來更好地確定折疊蛋白質如何被去折疊,通過蛋白質孔道,進入另一個隔間,然后在另一邊進行再折疊。”

 

為此,Bayley及其研究小組,在給細胞膜施用低電壓后,觀察單個分子,在《自然通訊》(Nature Communications)雜志描述了他們的結果。通過監測穿過α-溶血素孔道的離子電流,Bayley及其同事們能夠跟蹤一個單一蛋白(硫氧還蛋白)的行為,隨著它去折疊,通過孔道,然后在另一邊再折疊。他們發現,隨著蛋白質通過孔道,在蛋白質上開始的過程,改變了蛋白質的行為。

 

Bayley稱:“無論你拉動C末端還是N末端,都會影響運輸率。當它來自于N末端時,一些分子非常快速地完成去折疊。原因是,當你拉動蛋白質時,它在孔道入口處被壓扁。所以,我們看到蛋白質去折疊的方式不同,這取決于你拉動的是蛋白質的哪一端。”

 

Bayley說,這種差異有助于我們更好地了解蛋白質運輸的生物學機制,對于肉毒菌(Botulinum)這樣的毒素如何進入細胞,獲得了更好的見解。這些見解可能有助于納米技術應用于檢測蛋白質及其修飾的發展。

 


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