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感染性蛋白质的光明面应激传感器促进酵母细胞的存活

2019-05-06 08:49:37 • 来源：

朊病毒是自我繁殖的蛋白质聚集体，可以在细胞之间传播。聚集体与人类疾病有关。事实上，病理性朊病毒会导致疯牛病和人类Creutzfeldt-Jakob病。朊病毒样蛋白的聚集也与ALS中的神经变性有关。朊蛋白样蛋白质中负责其聚集的区域被称为朊病毒样结构域。尽管朊病毒样结构域在人类疾病中具有重要作用，但生理功能仍然是神秘的。马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所(MPI-CBG)，德累斯顿工业大学生物技术中心(BIOTEC)和美国圣路易斯华盛顿大学的研究人员现已首次发现良性，尽管朊病毒结构域的生物学相关功能是蛋白质特异性应激传感器，它允许细胞适应并承受环境压力。揭示生理功能是缩小理解朊病毒结构域的生物学作用及其转变为病理性致病状态的差距的重要的第一步。这些发现发表在“科学”杂志上。

感染性蛋白质的光明面应激传感器促进酵母细胞的存活

朊病毒样蛋白的聚集与人类疾病有关。它们的感染行为与病毒感染的传播相当。这提出了为什么进化能够保留这些蛋白质的问题：这些序列对任何事物都有益吗?在他们的研究中，来自MPI-CBG的研究小组负责人Simon Alberti教授的研究小组专注于酵母朊病毒蛋白Sup35，后者作为朊病毒研究的榜样具有悠久的历史。他们发现Sup35的朊病毒结构域就像一个压力传感器，当细胞暴露在恶劣的条件下时会触发保护性蛋白质液滴和凝胶的形成。

当细胞受到压力时，例如因为它们缺乏营养，它们的能量水平就会下降。这导致细胞溶质pH值降低 - 细胞酸化。作为响应，细胞分裂停止，新陈代谢停止，细胞进入待机模式。当压力结束时，细胞必须迅速重新编程其代谢并重新开始生长和分裂。Simon Alberti教授及其同事发现，Sup35朊病毒结构域对于压力存活非常重要。“我们发现缺乏朊病毒结构域的细胞在从压力中恢复时会出现生长缺陷”，该研究的第一作者Titus Franzmann总结道。科学家们发现，Sup35的朊病毒结构域可以感知细胞质的酸性pH，然后驱动蛋白质液滴的形成，从而保护Sup35免受损伤。“

从进化的角度来看，Sup35凝聚物非常有趣，因为它们在近4亿年前发散的远缘相关酵母中是保守的。这表明液滴和凝胶形成可能是Sup35朊病毒结构域的祖先功能。Titus Franzmann得出结论：“该研究表明，朊病毒结构域是蛋白质特异性应激传感器，可以让细胞对特定的环境条件做出反应。这样，我们就可以首次证明朊病毒结构域的正功能通常只与引起疾病的聚集体有关。也许这就是为什么进化已经让它们保持这么久的原因。“

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