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人体中Nobody微蛋白的大作用

在人体的基因组中,有着大量的小开放阅读框(smORF)的基因。它们编码着体积十分微小的蛋白,以至于这些基因大都尚未被注释,更不用说其所翻译蛋白的功能。这些“微蛋白”(microprotein)很难被发现。


为此,耶鲁大学(Yale University)和索尔克研究所(Salk Insitute)的科学家们采用了一套特殊的方法。他们先将细胞中较大体积的蛋白清除,然后用液相色谱-质谱联用蛋白质组(liquid chromatography-mass spectroscopy proteomics)分析方法,对剩下蛋白成分的氨基酸序列进行细致分析,并自行设计生物信息学算法,结果鉴定出了400多个这样的微蛋白及其基因。该成果发表于近期的《自然》子刊《Nature Chemical Biology》上。


“尽管我们如今已对人类基因组有着相当的了解,但是现有的基因发现手段仍会有很多‘盲点’,”文章的通讯作者、索尔克研究所的Alan Saghatelian教授说道:“即便将整个人类基因组彻底地测序完一遍,你也可能无法发现其所编码的一些蛋白,因为它们片段太短,以至于通常使用的分析算法会直接将它们的基因过滤掉。”


在这400多个微蛋白中,科学家们还专门对一种蛋白进行了功能研究,发现其在细胞内参与mRNA降解,对多余的mRNA进行回收利用,从而mRNA阻止继续制造不再需要的特定蛋白。由此可见,该过程对细胞中的基因表达调控十分重要。然而,就是对于这一机制,人们一直不知道其中还有个“小个子”蛋白发挥有关键作用。


这个蛋白名叫Nobody,确实就像它名字的表面意思那样“默默无闻”。不过,Nobody实际的全称为non-annotated P-body dissociating polypeptide,意即“未注释P小体解离多肽”,具有高度的进化保守性。

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▲人源肾脏细胞染色:蓝色为细胞核,红色为P小体,绿色为Nobody蛋白,黄色为含Nobody的P小体(图片来源:《Nature Cell Biology》 )


研究者发现,Nobody存在于P小体(P-body)中,并与当中的多种蛋白组分(如脱帽酶)存在着相互作用。P小体由mRNA和多种蛋白组成,完成mRNA降解回收过程中的第一步——脱帽(dacapping)。实验显示,Nobody在细胞内的水平与P小体的数量呈负相关,Nobody水平的异常变动会干扰正常的mRNA回收过程。

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▲文章通讯作者Sarah Slavoff教授(左)和Alan Saghatelian教授(右)(图片来源:Yale、Salk)


“这一工作最重要的意义在于,即便对于一个已被充分研究的生物学过程,某个微蛋白可能参与其中,一直就在我们的眼皮底下,然而一直未被发现,”文章的另一通讯作者、耶鲁大学的Sarah Slavoff教授说道。


“尽管Nobody还未与任何一种特定疾病的发生联系起来,但是其他的微蛋白却有这种可能,” Alan Saghatelian教授表示:“对于这些微蛋白的寻找和解析,以揭示其在生理和病理过程中的作用,将是分子生物学中一个激动人心的前沿领域。”

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