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科学家修改了几十年前蛋白质在细胞中运动的模型

当事情在你体内正常运转时,这是因为长串的全新蛋白质被折叠成正确的缠结,并在恰当的时间被送到细胞内正确的位置。相反,许多人类疾病 - 其中包括癌症和神经退行性疾病 - 是因为这个过程的某些方面出错了。了解驱动这些过程的机制对于设计针对这些疾病的日益有效的药物和疗法至关重要。现在,斯坦福科学家在获得对蛋白质传递的基本机制之一的新见解之后,准备重写教科书。

科学家修改了几十年前蛋白质在细胞中运动的模型

当一条信使RNA向核糖体传递指令和命令时,蛋白质的旅程就开始了,核糖体是细胞内一个小球茎蛋白质工厂。核糖体遵循mRNA编码的配方 - 它本身是从DNA中的基因翻译出来的 - 并制造出特定的蛋白质。下一步是事情变得有趣。

20世纪70年代早期的研究表明,许多新蛋白质的第一部分是使核糖体将产物泵入另一种称为内质网(ER)的细胞结构的信号。这一重要见解是1999年诺贝尔医学或生理学奖的基础。“ 信号识别粒子 ”(SRP)锁定蛋白质信号,帮助将其导入急诊室; SRP也会暂时阻止蛋白质的产生,核糖体一旦到达ER并且SRP已经移动就会重新起作用。

“我们的数据支持了SRP的作用,但我们的实验并不支持这种模式,”斯坦福大学生物学和遗传学教授Judith Frydman说。“这就是这项研究的真棒。我们发现事实上,SRP通过一种非常不同且完全出乎意料的机制起作用。”

使用现代技术和仪器,使他们能够以比以前更高的分辨率观察机制,Frydman和她的同事发现,mRNA实际上包含SRP在蛋白质生产开始之前识别的一些信息,并且SRP实际上在等待在蛋白质出现之前核糖体的出口位点。

“这几乎是有先见之明的;它在它出现之前就已经知道并且只是正确地进入,”弗莱德曼说。

研究人员还发现SRP根本没有像以前认为的那样停止蛋白质生产。

Frydman说,双重发现既重要又有趣,因为蛋白质如何以及何时到达细胞内的膜具有可怕的后果。

Frydman说,非常重要的过程依赖于蛋白质必须去的保真度,细胞需要忠实地分泌蛋白质。如果一种特定的蛋白质停留在细胞质中,它会聚集并导致健康功能丧失或意外获得不健康的功能。这些收益或损失是多种疾病的典型,例如囊性纤维化,癌症和阿尔茨海默病。

“许多重要的药物蛋白质在很大程度上是通过将它们靶向这种分泌途径而制成的,”弗里德曼说。“但它们的设计也依赖于这种经典模型。对这一过程有了更好的理解,可以真正加强设计新药的过程。”

这项题为“膜靶向过程中与转录信号无关的SRP预加载”的研究发表在Nature上。Frydman的合着者是斯坦福大学生物系的Justin Chartron和Katherine Hunt。

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