Nature子刊揭示分子伴侶的新功能
日期：2015-09-09 08:59:34
蛋白質形成往往需要分子伴侶的幫助，確保自己折疊成為正確的結構。不過，人們一直不清楚分子伴侶在膜蛋白成熟中起到了怎樣的作用。瑞士巴塞爾大學和蘇黎世聯邦理工的研究團隊發現，分子伴侶能夠穩定未成熟的細菌膜蛋白，協助它插入到細菌的外膜。這項研究發表在最近的Nature Structural & Molecular Biology雜志上。
新生蛋白質在執行細胞功能之前，必須形成正確的空間結構。分子伴侶在這一過程中起到了重要的作用，避免蛋白質折疊發生錯誤。Sebastian Hiller教授和Daniel Müller教授領導研究團隊對大腸桿菌E. coli的膜蛋白FhuA進行了研究。他們發現，兩個分子伴侶在轉運過程中保護FhuA，并幫助它正確插入細胞膜。
細菌外膜上鑲嵌著許多轉運營養物質和信號分子的蛋白質，FhuA就是其中之一。細菌通過這一蛋白攝取至關重要的鐵，不過抗生素也由此進入細胞。研究人員指出，FhuA是一種筒狀的大蛋白，需要在分子伴侶的協助下插入細菌外膜。
研究人員通過結構分析和單分子力譜研究，闡明了兩種分子伴侶為FhuA提供的幫助。“FhuA成熟是一個動態的過程，”Hiller說。“在分子伴侶的保護下，FhuA持續改變自己的結構，并逐步插入細胞膜中。”隨著最后一段蛋白的插入，FhuA獲得了成熟的功能性桶狀結構。如果沒有分子伴侶的保護，FhuA就會發生錯誤折疊，最終聚集起來引發混亂。
分子伴侶對于功能性蛋白的形成非常重要，它們不僅能確保蛋白質正確折疊，還幫助膜蛋白插入細菌外膜。鑒于植物和動物細胞的一些細胞器來源于細菌，它們的分子伴侶應該也具有類似的功能。這些新發現可以幫助人們進一步理解蛋白錯誤折疊引發的疾病，比如阿爾茨海默癥、帕金森癥或者囊性纖維化。
“人們很久以前就知道，分子伴侶能保護其他蛋白，避免發生錯誤折疊。我們的工作首次展示了分子伴侶對膜蛋白的支持作用，而膜蛋白一直是藥物研發的熱點，”Müller教授說。
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