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核糖体如何塑造蛋白质组

2019-05-10 11:09:22 • 来源：

细胞中挤满了大分子，这限制了蛋白质的扩散，特别是在原核细胞中没有主动转运的细胞质中。在研究拥挤，离子强度和蛋白质扩散之间的关系时，格罗宁根大学的生物化学家发现了一个引人入胜的发现：带正电的蛋白质粘附在核糖体复合物的表面。这解释了为什么大多数水溶性蛋白质带有总体负电荷。该发现将很快出现在eLife期刊上。

核糖体如何塑造蛋白质组

细胞内蛋白质的运动速度很重要：生物细胞中的许多过程依赖于大分子(蛋白质和核酸)之间的相互作用，从而依赖于它们相互发现的能力。“但是细胞质是一个繁华的地方，这会影响蛋白质和RNA的扩散”，格罗宁根大学生物化学教授Bert Poolman说。

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他的研究小组研究了拥挤对扩散的影响，并发现了蛋白质大小和扩散速度之间的相关性。“但对于某些蛋白质，我们没有发现这种相关性，所以我们开始调查原因。”研究小组使用了三种不同的原核生物，其离子强度增加：革兰氏阴性细菌大肠杆菌，革兰氏阳性乳酸乳球菌和极端微生物Haloferax volcanii，它们的盐浓度非常高。

在这项研究中，研究人员构建了绿色荧光蛋白(GFP)的不同变体，表面电荷范围为-30至+25。然后他们研究了这三种细胞类型中这些GFP变体的运动。我们看到带正电的蛋白质会非常缓慢地扩散。Poolman解释说，他们陷入牢房。进一步的分析表明，阳性蛋白质不与DNA或细胞膜结合，而是与核糖体复合物结合。

有趣

对微生物和真核细胞蛋白质组的生物信息学分析表明，在大多数情况下，大约70%的蛋白质带负电荷。有趣的是，剩下的30%是膜蛋白或参与核糖体或mRNA功能或折叠的蛋白质。

膜蛋白在生物发生过程中被分子伴侣屏蔽，因此它们不会粘附在核糖体上。因此，没有“游离”细胞质蛋白质具有足够高的正电荷，使它们沉淀在核糖体上。核糖体复合物的负电荷和细胞质的环境离子强度似乎已经塑造了细胞蛋白质组中电荷的进化。

意外

蛋白质移动是蛋白质电荷函数的新的和意想不到的见解可以解释为什么在低离子强度的细菌系统中难以表达某些蛋白质。我们观察到更高的离子强度会降低带正电荷的蛋白质的粘性。这可能是构建蛋白质表达平台的宝贵见解。

eLife论文的最后一个观察结果是，几个内共生体的基因组显示出大量带正电荷的蛋白质。Poolman承认，这一发现真让我们感到困惑。'你会期望所有这些蛋白质被吸引到内共生核糖体。到目前为止，我们还没有解释这些生物如何处理缓慢扩散和核糖体被阳性蛋白质吞噬。

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