Nature：窺探細胞的“廢物處理服務”
日期：2014-12-29 09:14:20
在他們的蛋白質質量控制研究中，來自海德堡大學的科學家們獲得了一些重要的新見解，揭示出了細胞阻止錯誤定向至細胞核中的蛋白質引起損傷的機制。他們的研究將焦點放在了內核膜上負責檢測和標記錯誤定向蛋白質的一個復雜裝置上。
與來自法國、瑞典和加拿大的研究人員展開國際協作，海德堡大學分子生物學中心(ZMBH)的Michael Knop教授領導下的研究小組闡明了，在這一過程中細胞“廢物處理服務”被觸動的機制。他們的研究結果發表在《自然》（Nature）雜志上。
盡管很小，細胞卻有著非常精確的組織結構——所有一切均各就各位。為了找到它們的合適位置，蛋白質承載著一種信號。這些信號內置在它們的結構中，功能就像是地址，細胞內的“郵政服務”將它們傳送到正確的目的地。其中一個目的地就是細胞核。
細胞核中包含著細胞的基因組信息——DNA。為了實現細胞分裂以及對環境做出響應，細胞必須讀取并將DNA解碼為新蛋白質。核蛋白確保了這一過程正確運行。那當蛋白意外進入到細胞核中即便它們并不屬于那里時會發生什么？Knop教授說：“這會危害基因組信息的讀取，在某些條件下威脅整個細胞的存在。”
在研究過程中，Knop教授的研究小組開發了一種新方法來檢測錯誤定向的蛋白，并研究了細胞是如何處理它們的。與來自雷恩和斯德哥爾摩的兩個研究實驗室合作，海德堡大學的這一研究小組發現細胞的內核膜上有一個復雜的裝置：一個參與了蛋白質質量控制的泛素連接酶。這一泛素連接酶可以檢測和標記錯誤蛋白。基于這一所謂的聚泛素化過程，細胞“認識”到這一特異蛋白不屬于細胞核，并激活細胞的廢物處理。一個蛋白酶體幾乎可以完全吞咽和“消化”標記的蛋白質。
Knop教授說：“直到現在我們都認為，我們研究的泛素連接酶與一種特別的信號傳導過程有關聯，這一信號傳導過程參與了細胞的氨基酸供應。當我們的研究顯示它們事實上并未直接完成這一功能，我們感到非常吃驚。與之相反，這一泛素連接酶觸動除去了一個在錯誤的時間進入細胞核中，會破壞氨基酸供應的蛋白質。”
海德堡大學的科學家們進一步解釋說，這一“復雜的控制機制”也對各種其他蛋白起作用。如果它們未被正確傳送，泛素連接酶會引發這一過程將錯誤定向的蛋白質清除出細胞核和核膜。Knop教授說：“但仍然存在一個問題：這一泛素連接酶是如何斷定蛋白質到達了正確或錯誤的位點的？”
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