無(wú)論是在原始生物或是多細(xì)胞細(xì)胞中幾乎所有的蛋白質(zhì)都必須按照特異地方式折疊形成相應(yīng)的空間構(gòu)象才能正常發(fā)揮功能。其中，很多蛋白質(zhì)都需要分子伴侶素（chaperonin））的協(xié)助從而進(jìn)行正確的折疊。過(guò)去的研究表明蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊是導(dǎo)致某些惡性腫瘤及阿爾茨海默和亨廷頓病等神經(jīng)變性疾病發(fā)生的重要原因。揭示蛋白質(zhì)折疊的生物學(xué)機(jī)制有助于科學(xué)家們找到防治某些疾病的有效策略。然而到目前為止研究者們還無(wú)法*解答蛋白質(zhì)折疊之謎。

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近期來(lái)自美國(guó)能源部（DOE）勞倫斯伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員利用*光源（ALS）超亮X-射線束確定了調(diào)控蛋白質(zhì)正確折疊的重要蛋白質(zhì)復(fù)合物chaperonin中的一個(gè)關(guān)鍵性控制元件的晶體結(jié)構(gòu)。這一研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于深入了解蛋白質(zhì)正常折疊的重要生物學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)具有重要的意義。
該研究的負(fù)責(zé)人、伯克力實(shí)驗(yàn)室物理生命科學(xué)部門(mén)生物工程師、X-射線晶體學(xué)領(lǐng)域Paul Adams 說(shuō)：“我們鑒別了II 型chaperonin中的一個(gè)我們稱(chēng)之為核苷酸-傳感環(huán)（nucleotide-sensing loop）的區(qū)域，發(fā)現(xiàn)其中存在著ATP分子推動(dòng)了chaperonin折疊運(yùn)動(dòng)。盡管一直以來(lái)我們都知道ATP水解對(duì)促進(jìn)蛋白折疊起重要作用，然而此前并不清楚ATP活性時(shí)如何被感知和傳送的。”

分子伴侶（chaperone）是一類(lèi)可以協(xié)助細(xì)胞中蛋白質(zhì)正確折疊的分子機(jī)器，其中的多聚體分子伴侶素（chaperonin）對(duì)許多重要的結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)蛋白的折疊起協(xié)助作用。目前存在有兩種類(lèi)型的chaperonins，I型存在于原核生物，II型存在于真核生物。這兩類(lèi)chaperonins在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上顯示出進(jìn)化保守性，然而在功能機(jī)制上卻存在顯著差異。
Adams 說(shuō)：“通過(guò)獲得高度分辨率的晶體結(jié)構(gòu)，我們可以詳細(xì)研究核苷酸狀態(tài)改變對(duì)于II型chaperonins的ATP結(jié)合和水解作用的影響。從這些結(jié)構(gòu)中我們看到核苷酸-傳感環(huán)對(duì)ATP結(jié)合位點(diǎn)改變起監(jiān)控作用，并將這一信息傳送至整個(gè)chaperonin。進(jìn)一步的功能分析結(jié)果表明核苷酸-傳感環(huán)利用這一信息調(diào)控了ATP的結(jié)合和水解速度，進(jìn)而調(diào)控了蛋白質(zhì)折疊反應(yīng)時(shí)間。”

Adams 說(shuō)：“過(guò)去的研究證實(shí)錯(cuò)誤的蛋白質(zhì)折疊與病理狀態(tài)有著密切的。由于ATP水解是蛋白質(zhì)折疊的必需條件，通過(guò)操縱某個(gè)chaperonin中的核苷酸-傳感環(huán)將可以減慢或加速蛋白質(zhì)折疊活性。”
在此項(xiàng)研究中，Adams和同事們解析的是古生菌（archaeon）的一種chaperonin蛋白質(zhì)。研究人員表示在后續(xù)的研究中，他們將進(jìn)一步研究人類(lèi)的chaperonin蛋白TRiC。

“我們認(rèn)為chaperonins應(yīng)該已進(jìn)化到了通過(guò)特定底物發(fā)揮作用，并在不同生物中導(dǎo)致蛋白質(zhì)折疊速度巨大差異的程度。鑒別與ATP水解相關(guān)改變的結(jié)構(gòu)及生物化學(xué)基礎(chǔ)，將為我們揭開(kāi)每種chaperonin的蛋白質(zhì)折疊復(fù)雜之謎提供重要的見(jiàn)解。”
 

來(lái)源：生物通