2012年8月27日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，來自海德堡大學的分子生物學家們通過研究揭示了蛋白質合成過程中分子伴侶的新功能，相關研究成果刊登在了近日的國際著名雜志Molecular Cell上。細胞中的蛋白質是由核糖體來產生的，核糖體是大的分子機器，負責將遺傳信息翻譯成為長鏈的氨基酸分子。但是這種所謂的多肽鏈在其被折疊成穩(wěn)定的三維結構后就會變成功能性的蛋白質,，不正確折疊的蛋白質會對細胞產生破壞性的影響，甚至對機體也會帶來大的不利作用,，比較典型的例子就是阿爾茲海默癥或者帕金森疾病等神經(jīng)變性疾病,。為了預防折疊的失誤，細胞擁有一套完整的折疊助手“工廠”,，這種折疊助手就是分子伴侶（molecular chaperones）,。某些分子伴侶可以在蛋白合成期間幫助折疊蛋白質，截止到現(xiàn)在,，復雜的協(xié)助折疊過程并沒有人知道,。
研究者如今成功地描述了來自大腸桿菌中稱為觸發(fā)因子（Trigger Factor）的分子伴侶的工作過程。為了進行此項研究,，研究者將多有的蛋白質合成所需要的組分從大腸桿菌的細胞中分離出來,，并且在僅僅只在小管中觀察蛋白質合成的過程。研究者Kramer表示,，在合成的起始階段,，核糖體可以預防多肽鏈進行折疊纏繞。觸發(fā)因子可以延長核糖體這種預防抑制的作用,，并且干擾蛋白質進行折疊,，在翻譯的過程中，觸發(fā)因子可以結合至核糖體和延長的多肽鏈上,，從而來抑制蛋白質的部分折疊?？傊?，核糖體和觸發(fā)因子可以協(xié)同作用，來抑制初生的多肽鏈的過早折疊,。
觸發(fā)因子這種活性可以逆轉多肽鏈的過早折疊,，而且當其吸附至核糖體上時可以改變自身的伸展活性。換句話說，觸發(fā)因子不能完全展開完整的合成的蛋白質,。
這項新型研究揭示了蛋白質折疊分子機制的一種新的延伸模型,，在蛋白質合成早期階段，核糖體可以抑制多肽鏈的過早折疊,，觸發(fā)因子的結合可以保證延長中的多肽鏈不要過早折疊以保證蛋白質折疊的高效性和多產性,。但是如果蛋白質已經(jīng)完成了早期折疊，其余的步驟依然可以由分子伴侶-觸發(fā)因子的展開活性來逆轉,。
新的研究發(fā)現(xiàn)為我們更好地理解遺傳密碼是如何轉錄翻譯成為功能性的蛋白質提供了新的思路,，研究者Bukau表示，這個過程對于每個細胞,，甚至每個有機體來說都是必不可少的,。（生物谷Bioon.com）
編譯自：New Insights to the Function of Molecular Chaperones
doi:10.1016/j.molcel.2012.07.018
PMC:
PMID:
Concerted Action of the Ribosome and the Associated Chaperone Trigger Factor Confines Nascent Polypeptide Folding
Anja Hoffmann1, 3, Annemarie H. Becker1, 3, Beate Zachmann-Brand1, Elke Deuerling2, Bernd Bukau1, , , Günter Kramer1, ,
How nascent polypeptides emerging from ribosomes fold into functional structures is poorly understood. Here, we monitor disulfide bond formation, protease resistance, and enzymatic activity in nascent polypeptides to show that in close proximity to the ribosome, conformational space and kinetics of folding are restricted. Folding constraints decrease incrementally with distance from the ribosome surface. Upon ribosome binding, the chaperone Trigger Factor counters folding also of longer nascent chains, to extents varying between different chain segments. Trigger Factor even binds and unfolds pre-existing folded structures, the unfolding activity being limited by the thermodynamic stability of nascent chains. Folding retardation and unfolding activities are not shared by the DnaK chaperone assisting later folding steps. These ribosome- and Trigger Factor-specific activities together constitute an efficient mechanism to prevent or even revert premature folding, effectively limiting misfolded intermediates during protein synthesis.
