有證據了!更「經濟」的蛋白修飾機制—新聞—科學網

2020-11-25 科學網

 

費力不討好的事情，哪個「人」也不會幹。

可是，人的細胞裡卻在天天上演出大力辦小事的戲碼，這種不符合常理的現象讓生物學家百思不得其解。

3月26日，《自然-結構與分子生物學》在線發表了中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所基礎免疫創新團隊賈洪林課題組同日本東京大學教授Noboru Mizushima，以及京都大學、長崎大學等的研究者合作的成果，首次證明蛋白修飾過程也有更省力、更經濟的機制。

泛素蛋白和類泛素蛋白（UBLs）都是小分子蛋白，參與多種多樣的細胞生物學過程，包括蛋白酶體途徑和自噬途徑的蛋白降解，動植物機體的免疫應答，動植物細胞內的DNA修復以及信號傳導等。

這些小分子蛋白通過異肽鍵共價結合到底物分子上，從而對底物分子進行修飾。這個過程需要消耗能量——三磷酸腺苷（ATP），並且依賴於泛素激活酶、泛素偶聯酶、泛素連接酶的作用。

科學家普遍認為，當類泛素蛋白與多種底物結合的時候，通過共價結合這種消耗能量的機制可以讓二者之間不必形成相互作用面，結合也更為牢固。但是，如果類泛素蛋白只和一種底物結合的時候，仍舊採用共價結合的機制，同樣也要消耗能量，這種做法對於一個有機體的生存而言是費力不討好的。然而，這種現象卻普遍存在於生物體中，包括人類。

儘管科學家相信有更「經濟」的結合方式存在，並且努力尋找，但一直沒有找到直接證據。

在最新成果中，龐宇等人發現在弓形蟲和瘧原蟲中，類泛素蛋白ATG12和ATG5以非共價鍵的形式結合，並仍然具有促進自噬相關蛋白ATG8酯化的活性。

同時，在原蟲和酵母中也發現了這一理論的直接證據。一些酵母（例如Komagataella phaffii）的ATG12和ATG5也存在類似的非共價結合。

賈洪林告訴《中國科學報》，該研究發現了類泛素蛋白從共價結合向非共價結合作用的進化方式的直接證據，為理解類泛素蛋白分子作用機制提供了新的依據，進一步加深了對泛素和類泛素蛋白與底物共價結合的生物學意義的理解。

「不過，泛素蛋白和類泛素蛋白與底物結合的方式大部分是共價結合機制，生物體選擇這種消耗能量的機制的原因尚未研究清楚。」賈洪林說，對於科學家來說，尚有很多未解之謎沒有答案。

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