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揭示分子伴侣的新功能 有助新药研发

蛋白质形成往往需要分子伴侣的帮助,确保自己折叠成为正确的结构。不过,人们一直不清楚分子伴侣在膜蛋白成熟中起到了怎样的作用。瑞士巴塞尔大学和苏黎世联邦理工的研究团队发现,分子伴侣能够稳定未成熟的细菌膜蛋白,协助它插入到细菌的外膜。这项研究发表在最近的Nature Structural & Molecular Biology杂志上。


新生蛋白质在执行细胞功能之前,必须形成正确的空间结构。分子伴侣在这一过程中起到了重要的作用,避免蛋白质折叠发生错误。


Sebastian Hiller教授和Daniel Müller教授领导研究团队对大肠杆菌E. coli的膜蛋白FhuA进行了研究。他们发现,两个分子伴侣在转运过程中保护FhuA,并帮助它正确插入细胞膜。

细菌外膜上镶嵌着许多转运营养物质和信号分子的蛋白质,FhuA就是其中之一。细菌通过这一蛋白摄取至关重要的铁,不过抗生素也由此进入细胞。研究人员指出,FhuA是一种筒状的大蛋白,需要在分子伴侣的协助下插入细菌外膜。


研究人员通过结构分析和单分子力谱研究,阐明了两种分子伴侣为FhuA提供的帮助。“FhuA成熟是一个动态的过程,”Hiller说。“在分子伴侣的保护下,FhuA持续改变自己的结构,并逐步插入细胞膜中。”随着最后一段蛋白的插入,FhuA获得了成熟的功能性桶状结构。如果没有分子伴侣的保护,FhuA就会发生错误折叠,最终聚集起来引发混乱。


分子伴侣对于功能性蛋白的形成非常重要,它们不仅能确保蛋白质正确折叠,还帮助膜蛋白插入细菌外膜。鉴于植物和动物细胞的一些细胞器来源于细菌,它们的分子伴侣应该也具有类似的功能。这些新发现可以帮助人们进一步理解蛋白错误折叠引发的疾病,比如阿尔茨海默症、帕金森症或者囊性纤维化。


“人们很久以前就知道,分子伴侣能保护其他蛋白,避免发生错误折叠。我们的工作首次展示了分子伴侣对膜蛋白的支持作用,而膜蛋白一直是药物研发的热点,”Müller教授说。


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