在兩項最新的研究中,，研究人員首次詳細(xì)地描述了生產(chǎn)蛋白質(zhì)的核糖體如何將剛形成的蛋白質(zhì)嵌入到細(xì)胞膜內(nèi),，并首次獲得蛋白質(zhì)進(jìn)入膜的圖片,。
第一項研究發(fā)表在《自然結(jié)構(gòu)和分子生物學(xué)》雜志上。美國伊利諾伊大學(xué)的理論與計算化學(xué)科學(xué)家同德國慕尼黑大學(xué)的研究人員通力合作,，利用低溫電子顯微鏡研究了核糖體,、細(xì)胞膜、膜通道及剛形成的蛋白質(zhì)之間的相互作用,，并拍攝了核糖體駐留在膜通道上,，蛋白質(zhì)分子逐漸進(jìn)入到細(xì)胞膜的瞬間，此前尚沒有科學(xué)家成功地拍攝過這一過程,。
德國慕尼黑大學(xué)貝克曼研究小組采用了一種名為納米小碟的最新膜蛋白研究技術(shù),。這種納米小碟是一種脂質(zhì)體的超微小碟，與天然細(xì)胞膜的組成一樣,，由兩層磷脂層組成,，每個磷脂分子都有活躍的親水頭部基團(tuán)和長長的疏水尾部，能成功地將特定膜結(jié)合蛋白嵌入其中,。這種技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣泛,，有助于解開膜蛋白的生化行為模式，并能幫助獲得膜蛋白的結(jié)晶,，從而應(yīng)用X射線晶體衍射技術(shù)獲得其原子水平結(jié)構(gòu)圖,。伊利諾伊大學(xué)的研究小組則使用冷凍電鏡圖像技術(shù)獲取了核糖體及其他分子的原子水平結(jié)構(gòu)信息。
分析顯示,，膜通道會進(jìn)到核糖體E位點(diǎn)來幫助蛋白質(zhì)進(jìn)入通道,。不同類型蛋白質(zhì)的膜通道以或分泌或開側(cè)門的方式，引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入膜內(nèi),。研究人員還首次發(fā)現(xiàn),，核糖體與膜表面會在此過程中發(fā)生直接的相互作用。此外研究人員還發(fā)現(xiàn),，蛋白信號序列能通過通道將蛋白固定在膜內(nèi),，而此前的研究認(rèn)為，信號序列負(fù)責(zé)“告訴”核糖體形成何種蛋白,，并引導(dǎo)蛋白到達(dá)細(xì)胞內(nèi)外的最終目的地,。
第二項研究發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，舒頓,、谷巴特及研究生克利斯朵夫發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)進(jìn)入膜的過程分為兩個階段,。首先，核糖體從細(xì)胞內(nèi)的高能分子獲取化學(xué)能，然后將蛋白質(zhì)“推”入膜通道,，最后蛋白質(zhì)進(jìn)入膜內(nèi),。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原文出處：
1.Jens Frauenfeld, James Gumbart, Eli O van der Sluis, Soledad Funes, Marco Gartmann, Birgitta Beatrix, Thorsten Mielke, Otto Berninghausen, Thomas Becker, Klaus Schulten, Roland Beckmann. Cryo-EM structure of the ribosome–SecYE complex in the membrane environment. Nature Structural & Molecular Biology, 2011; DOI: 10.1038/nsmb.2026
2.J. Gumbart, C. Chipot, K. Schulten. Free-energy cost for translocon-assisted insertion of membrane proteins. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011; 108 (9): 3596 DOI: 10.1073/pnas.1012758108
