酵母细胞中蛋白质聚集体的形成是可逆的

ETH的研究人员发现，酵母细胞中蛋白质聚集体的形成是可逆的。这为人类疾病带来了新的亮点，可归因于某些蛋白质聚集体。蛋白质聚集体的名声不好。许多人类疾病，特别是神经系统疾病，如阿尔茨海默氏症，帕金森氏症或肌萎缩侧索硬化症(ALS)，是由于神经细胞中的简并蛋白质聚集，产生细胞无法溶解的聚集体。这导致细胞死亡。

现在，由ETH教授Matthias Peter和Reinhard Dechant领导的研究人员在一项涉及酵母细胞的研究中揭示了蛋白质聚集体的新亮点。相应的论文刚刚发表在Nature Cell Biology杂志上。在其中，ETH科学家表明，酵母细胞中会形成蛋白质团块，以应对营养饥饿或热量等应激因素。如果细胞在压力下存活，它们可以再次溶解聚集体，快速回收各个组分，并将它们用于细胞代谢。

形成对应力的团块

研究人员发现的Cdc19酶是一种在压力下聚集在一起的蛋白质的例子。该酶为细胞提供能量。研究人员发现Cdc19在葡萄糖饥饿时分解成四个相同的亚基。然后这些亚基改变它们的原始形状并与其他分子(例如核糖核酸或其他酶)聚集在一起形成聚集体。研究人员将这些团块称为应力颗粒。一旦加入到这种聚集体中，Cdc19就变得不活跃，不再能够为细胞产生燃料。在此期间，细胞既不会生长也不能繁殖。

但是，这个过程是可逆的。一旦压力过去，应力颗粒溶解，Cdc19的四个亚基组装在一起，使酶恢复其在葡萄糖代谢中的作用。

Matthias Peter说，这些团块有一个明确的目的：“酵母细胞使用聚集体作为重要酶的一种仓库，这样可以保护它们免受压力情况的破坏，并且可以在细胞在压力下存活后立即重新激活。”他说，聚集体可以保护这些分子免受细胞自身处理机制的破坏。如果细胞必须在每次压力情况后再次合成这些化合物，那么细胞将花费大量的时间和精力。

一个简单的序列足以结块

研究人员还澄清了Cdc19如何以及为何能够形成团块。在Cdc19亚基的结构中，他们确定了一个简短的，未展开的分段，其组成简单。从技术角度来看，这些部分被称为“低复杂性区域”(LCRs)，研究人员表示它们也存在于其他生物体中的其他聚集体形成蛋白质中，包括人类。

“LCRs由于酶复合物的分解而暴露，并引发聚集过程，”Peter说。“因此，我们必须在Cdc19中找到这种序列。这证实了存在一种通用机制。”在酵母的正常状态下，Cdc19的LCR被隐藏，或者具有几个LCR“失活”的磷酸基团。只有在营养压力的情况下，LCR才会出现并且磷酸基团被去除 - 然后才能形成聚集体。

一个重要发现

“我们的研究在科学界产生了一种新的觉醒感，”生物化学研究所的组长Reinhard Dechant说道，他与Matthias Peter一起领导了这项研究。他说，到目前为止，聚集体主要被视为致病颗粒，因为患者中唯一可见的是该过程的结果 - 即导致疾病的不溶性蛋白质斑块。“我们的论文还研究了聚合的开始及其进展，”Dechant说，他解释说蛋白质团块不会仅仅因为疾病而形成，而是因为细胞需要它们以便在压力情况下存活。“这是我们第一次能够证明聚集体的形成和分解都是细胞中的重要机制。”

其他苏黎世联邦理工学院的研究小组在研究酵母细胞中的聚集体时也发现了类似的发现。因此，其他ETH科学家能够证明退化蛋白质团块的作用，例如记忆，并帮助细胞存储过去(负面)体验(如ETH新闻报道)。因此，似乎某些蛋白质的功能性聚集是广泛的调节机制。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。