通用钳夹蛋白稳定折叠蛋白对伴侣蛋白Hsp70如何工作的新见解

10月26 日，大自然将发表一项研究，推翻了几十年前的一种蛋白质动作模型，该蛋白质对于活细胞中的许多过程至关重要。FOM研究所AMOLF和海德堡大学的研究人员表明，蛋白质Hsp70可以使用可移动的盖子机械稳定折叠的蛋白质，从而保护它们免受压力和损伤。这种对蛋白质如何相互帮助的见解，提供了对多种细胞功能的新视角，并最终可以更好地了解癌症和帕金森氏症等疾病，其中蛋白质系统失效是其中心。

“蛋白质共同控制活细胞中的几乎所有过程。它们短暂结合，可能催化反应，然后再次释放。大多数蛋白质具有特异性结合位点和特异性结合配偶体，但有些具有更普遍的功能”，Sander Tans解释说。调查这种伴侣蛋白作为AMOLF生物物理学组的负责人。“将它与工具进行比较：你可以使用特定工具来完成某些任务，但使用通用工具可以解决几项任务。伴侣蛋白就像一种通用工具，可以与任何其他蛋白结合，帮助或阻碍其功能。”

破坏单一蛋白质

Tans和他的同事使用光学镊子设置来研究HsP70的功能。他说：“通过这种技术，我们可以采集一种蛋白质，并以非常可控的方式对其进行破坏，只需拉动它 - 就像折磨蛋白质一样”。“通常这会使蛋白质分开，我们称之为展开。令我们惊讶的是，我们发现Hsp70能够保护蛋白质并使其保持几乎完整。当Hsp70结合时，几乎不可能拉伸和损伤折叠的蛋白质。 “

这是一个令人惊讶的结果，因为Hsp70的教科书模型说，伴侣蛋白喜欢与延伸的肽链结合。当蛋白质首次制造或受损时，这些链会暴露出来。因此，根据现有模型，Hsp70稳定蛋白质的拉伸和未折叠状态，但不稳定肽链折叠的折叠状态。

自动机械夹具

“这个伴侣是一个非常复杂的系统”，Tans说。“当它燃烧燃料分子ATP时，Hsp70大大改变了它的形状，就像燃烧燃料的汽车发动机一样。蛋白质的一部分充当打开和关闭的盖子或杠杆。通常这种运动进行得非常快，所以我们停止了我们发现，当我们添加大量水解的ATP分子(称为ADP)时，Hsp70长时间结合并稳定蛋白质。这是有道理的，因为我们从生物学中知道当细胞受到应激时及其蛋白质需要保护，ADP确实积累。在其他实验中，我们也看到蛋白质对高温具有抗性，因此在HsP70存在下更稳定。“

更好地了解蛋白质

这项研究表明，现有的HsP70工作模式需要进行调整。“我们应该从不同的角度来看待这个伴侣在细胞中的许多功能。

例如，我们的结果表明，Hsp70可以真正驱动折叠本身，而不仅仅是阻止暴露的蛋白质链之间的聚集。此外，我们发现的工作机制可能允许Hsp70直接结合折叠的受体，从而调节其活性“，Tans说。”通过更好地了解HsP70的作用以及涉及哪些部分，我们最终可以更有效地寻找修复方法在许多条件下蛋白质过程失败，它起着重要的作用。“

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