Nature：解码细胞内“折叠工厂”的流水线——单分子数据揭示TRiC如何防止蛋白聚集并引导其走向功能态

必需伴侣蛋白T复合物蛋白环复合物(TRiC)(也称为含TCP-1的伴侣蛋白(CCT))与辅助伴侣蛋白预折叠蛋白(PFD)协同作用，介导蛋白质折叠。体外实验表明，圆柱形TRiC复合物有助于通过ATP调节的client蛋白包膜折叠。然而，体内伴侣蛋白系统的功能动力学仍未被探索。

2026年2月4日，德国马克斯·普朗克生物化学研究所F. Ulrich Hartl团队在Nature在线发表题为“Single-molecule dynamics of the TRiC chaperonin system in vivo”的研究论文。该研究开发了一种单粒子追踪(SPT)策略，以直接观察TRiC和PFD与人类活细胞中的client蛋白质的共翻译和翻译后相互作用。该方法平台广泛适用于分析体内不同伴侣系统、辅因子和client蛋白的功能。

在翻译过程中和翻译后，蛋白质折叠都受到分子伴侣的协助。这一基本过程的一个关键未解决的方面是体内伴侣系统的动态行为:在蛋白质生物发生期间，伴侣与它们的client蛋白质相互作用多长时间、多频繁和何时。在真核细胞中，分子伴侣新生多肽相关复合物(NAC)和核糖体相关复合物(RAC)早期与核糖体上的新生链相互作用。随着翻译的进行，新生链可能被HSP70–HSP 0以及伴侣蛋白TRiC及其辅助伴侣预折叠所参与。TRiC是一种丰富的大约900 kDa的双环蛋白复合物，具有ATP酶活性，瞬时包裹非天然底物蛋白，在其中央室折叠。每个环由八个基本的旁系亚单位(CCT 1-8)组成，具有共同的三结构域结构。

TRiC与5–10%的新合成蛋白质相互作用，包括许多具有复杂折叠拓扑结构的必需蛋白质，如肌动蛋白、微管蛋白和含WD重复序列的蛋白40 (WDR40)结构域蛋白。几个TRiC亚单位的突变是发育性脑畸形的原因。虽然TRiC单独在体外促进化学变性蛋白(如肌动蛋白)的折叠，但它在体内与其主要的辅助伴侣蛋白PFD和类磷蛋白2A (PhL-P2A)在功能上协同作用。PFD是一种卷曲螺旋亚单位的异源六聚体复合物，被认为将client蛋白运送到心室，并且是肌动蛋白有效折叠所必需的，从而提高折叠速率和产量。

TRiC–PFD介导的体内蛋白质折叠动力学（图源自Nature ）

在这里，研究人员在人类细胞中开发了单粒子追踪，以监测TRiC–PFD与新合成的蛋白质的相互作用。两个伴侣分子在通常持续约一秒钟的短暂探测事件中重复使用新生多肽，PFD招募TRiC。如伴侣蛋白客户端actin8所示，在链延长期间，PFD和TRiC的共翻译相互作用的频率和寿命增加。接近翻译终止时，PFD结合几秒钟，促进TRiC募集翻译后折叠，涉及约2.5秒的多个反应周期。

值得注意的是，TRiC与折叠缺陷肌动蛋白突变体相互作用的寿命显著延长，表明客户构象特性调节TRiC功能。突变肌动蛋白继续在TRiC上循环，直到它被靶向降解。TRiC在连续的结合周期中经常被限制在它的client蛋白附近，这表明伴侣蛋白机制在一个限制自由扩散的局部“保护区”内起作用。总之，这些发现为细胞环境中伴侣蛋白系统的单分子动力学和超分子组织提供了详细的见解。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-025-10073-3