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Cell:分子伴侣Hsp70让细胞的蛋白合成速度最大化

来源:本站原创 2017-09-13 20:39


图片来自Cell, doi:10.1016/j.cell.2017.06.038

2017年9月13日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自德国癌症研究中心、海德堡大学分子生物学中心、科隆大学和美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员研究了一种在蛋白合成中发挥着至关重要作用的分子伴侣(molecular chaperone, 也被称作伴侣蛋白)的作用机制。他们证实蛋白合成的速度与分子伴侣Ssb的功能相关联。这种控制合成速度的信息储存在细胞的遗传密码中,因而确保合成功能性蛋白的效率和精确度最大化。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Profiling Ssb-Nascent Chain Interactions Reveals Principles of Hsp70-Assisted Folding”。论文通信作者为Bernd Bukau教授和Günter Kramer博士。

每个细胞含有上千种不同的蛋白,每种蛋白在有机体中具有特定的功能。蛋白合成的蓝图储存在基因中。作为细胞中的大分子机器,核糖体读取这种遗传信息,并利用它合成较长的氨基酸链。这些所谓的多肽随后需要“折叠”成三维结构,从而形成功能性蛋白。蛋白合成是高度复杂的,容易出现错误,因此被称作分子伴侣的分子折叠辅助者监管和指导这个至关重要的过程。

在多肽合成期间,一些分子伴侣直接结合到核糖体上,协助折叠。然而,在此之前,人们对这些与核糖体结合的分子伴侣如何识别正在生长的蛋白和协助这种折叠过程,哪些蛋白与分子伴侣接触以及蛋白合成速度是否适应这种折叠辅助者的功能,知之甚少。

这些研究人员利用酵母热休克蛋白Hsp70作为模型深入研究了这些问题。他们的研究着重关注分子伴侣Ssb,即无处不在的Hsp蛋白家族中唯一地与核糖体直接接触并且在蛋白合成过程的早期参与这种过程的成员。在一系列实验中,他们对新合成蛋白的折叠获得全新的认识。

这种与核糖体结合的Ssb Hsp70分子伴侣结合到大约70%的新合成的细胞蛋白上,包括很多在折叠前必须首先被运送到细胞的另一个区域中的蛋白。除了作为一种折叠辅助者发挥作用之外,Ssb在细胞蛋白运送中发挥着一种新的意料之外的作用。

这种分子伴侣通过结合到富含正电荷的非极性的氨基酸的序列片段上,识别它的正在生长的蛋白底物。在合成之后,一旦这些识别基序出现在核糖体的表面上,它们就被Ssb结合上。Ssb因而延缓这种折叠过程直到合成的多肽足够长而能够以正常的方式进行折叠。

这些研究人员吃惊地发现当分子伴侣Ssb Hsp70结合和保护新生的多肽时,核糖体增加蛋白合成速度。他们证实这种让合成速度适应这种分子伴侣功能的信息储存在遗传密码中,并且并不是由这种分子伴侣本身控制着的。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Kristina Döring, Nabeel Ahmed, Trine Riemer et al. Profiling Ssb-Nascent Chain Interactions Reveals Principles of Hsp70-Assisted Folding. Cell, 13 July 2017, 170(2):298–311, doi:10.1016/j.cell.2017.06.038

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