Nature子刊揭示蛋白質翻譯調控新機制
日期：2014-11-04 08:49:19
來自清華大學的研究人員在新研究中，揭示出了共翻譯分子伴侶——核糖體相關復合物(ribosome-associated complex,RAC)與真核生物核糖體相互作用的結構基礎，研究結果發表在11月2日的《自然結構與分子生物學》（Nature Structural & Molecular Biology）雜志上。
清華大學生命科學學院的雷建林（Jianlin Lei）教授和高寧（Ning Gao）副教授是這篇論文的共同通訊作者。前者的主要研究方向為基于三維重構的高通量自動化電子顯微術，及運用冷凍電鏡技術進行生物大分子結構和功能的研究。后者的研究興趣是運用冷凍電鏡三維重構技術和生物化學及分子生物學手段進行生物大分子復合物的結構與功能研究。
分子伴侶（chaperon）是細胞內一類保守性蛋白質，廣泛分布于原核及真核細胞中。可識別肽鏈的非天然構象并與之結合，其作用是幫助多肽鏈在體內折疊、組裝、轉運或卸裝、解折疊、降解等。完成功能后與之分離，不構成這些蛋白質執行功能時的組分。分子伴侶可逆性地識別結合新生肽鏈，可阻止錯誤無效的折疊，促進正確有效折疊，從而提高蛋白質合成效率。分子伴侶也可與錯誤聚集的肽段結合，使之解聚后，再誘導其正確折疊。
細胞內分子伴侶可分為兩大類，一類為核糖體結合性分子伴侶，包括觸發因子和新生鏈相關復合物；另一類為非核糖體結合性分子伴侶，包括熱激蛋白、伴侶蛋白等。近年來越來越多的證據表明，核糖體結合性分子伴侶在調控蛋白質翻譯中發揮了積極的調控作用。研究發現，在哺乳動物細胞中由HSP70L1與MPP11組成的RAC可結合新生肽促進其正確折疊、從核糖體肽合成通道轉運出來、避免肽鏈后退影響肽鏈的延伸，同時可以清除聚集在核糖體中的蛋白質。
在這篇新文章中，研究人員從釀酒酵母處獲得RAC并確定了它的結構特征。他們證實，RAC通過一個長α-螺旋（α-helix）與兩個核糖體亞基交聯，限制了作為肽鏈延伸必要條件的亞基間旋轉（intersubunit rotation）。研究人員進一步證實這一中央α-螺旋的連續性、長度或剛度發生任何的改變都會損害體內RAC的功能。
新研究揭示出了RAC通過將肽鏈折疊與肽延伸循環連接到一起，直接調控蛋白質翻譯的一個新機制，從而為進一步探索RAC在翻譯控制中所起的調控作用奠定了基礎。
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