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健康细胞究竟如何扫除蛋白“非法聚会”?

从细菌到人类,所有细胞内的蛋白质都需要经过正确的折叠才能形成天然功能状态。在蛋白质合成过程中首先形成长而有序的肽链,随后经过加工修饰形成特定的三维结构,蛋白质只有形成正确的三维结构才具有功能性。而发生损伤的蛋白质会失去特定结构,逐渐展开,并倾向于聚集在一起形成聚集体。一旦形成由损伤蛋白组成的聚集体,细胞就会受到损伤,引起细胞死亡,引发一些神经退行性疾病,如阿尔茨海默病和帕金森病。

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细胞内存在一套修复系统,能够清除聚集在一起的蛋白,但一直以来,人们对于健康细胞如何高效清除损伤蛋白形成的聚集体了解较少。现在来自德国海德堡大学的研究人员成功破解了人类细胞溶解蛋白聚集体的关键机制。他们利用体外实验揭示了细胞溶解多蛋白聚集体的多阶段生化过程。近日,相关研究结果发表在国际学术期刊nature上。


在这项研究中,研究人员首次发现一种多组分蛋白复合物对于细胞溶解应激诱导的蛋白聚集体具有重要作用。这一蛋白复合体中包含了一些热激蛋白70(HSP70)家族的分子伴侣,还有一些J蛋白家族的共分子伴侣,这些共分子伴侣能够将分子伴侣招募到损伤蛋白聚集体上,保证分子伴侣对损伤蛋白聚集体的"精确制导"。

 

研究人员指出,这项研究最关键的发现在于两种类型的J蛋白必须通过动态相互作用最大限度地激活HSP70分子伴侣,以溶解损伤蛋白形成的聚集体。只有这样才能激发细胞的潜能逆转蛋白聚集体对细胞造成的损伤。

 

目前该项研究面临的最大挑战在于如何理解这一生化过程的生理学意义以及如何将这些发现应用到医学实践,开发一些新的治疗干预手段。但这项研究结果必将为退行性疾病的发病机制研究以及相关药物和治疗手段的开发提供重要理论基础。


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