根據於2012年7月16日在線發表在PNAS期刊上的一篇論文,來自美國康奈爾大學的研究人員開發出一種新方法來研究哺乳動物細胞內蛋白如何摺疊,可能有朝一日導致人們開發出更好的流感疫苗。這種方法允許研究人員對細胞中處於不同蛋白合成階段的被稱作核糖體的蛋白合成機制拍攝快照。他們然後將這些快照拼接在一起從而重新構建蛋白合成期間它們如何摺疊。
細胞內,蛋白摺疊非常快,只需幾微秒,因此多肽鏈如何摺疊從而形成蛋白結構,長期以來都是一個謎。論文通訊作者Shu-Bing Qian說,他們的方法能夠在核糖體合成蛋白的同時研究蛋白摺疊。
簡言之,mRNA攜帶來自DNA的蛋白編碼信息到核糖體中,接著核糖體將這些編碼信息範圍組成蛋白的胺基酸鏈。在此之前,其他研究人員已開發出一種定位核糖體在mRNA上的精確位置。Qian和同事們進一步改進這種技術來選擇性地富集核糖體中的某一部分,從而能夠拍攝蛋白合成過程不同階段的快照。
在這篇論文中,研究人員也描述了利用這種技術來更好地研究一種被稱作血凝素(hemagglutinin, HA)的蛋白,它位於甲型流感病毒(influenza A virus)的表面上;允許該病毒感染宿主細胞的HA結構(摺疊)。
流感疫苗基於識別諸如HA之類的蛋白的抗體。但是流感病毒擁有比較高的突變率來躲避抗體檢測。因此,流感疫苗經常失效,這是因為病毒表面蛋白發生突變。比如,HA是流感病毒表面蛋白中突變率最高的。
研究人員證實他們的技術能夠鑑定出當HA發生突變時,這種摺疊過程如何變化。如果人們知道突變如何變化的摺疊圖片,那麼它將有助於設計出一種更好的疫苗。(生物谷:Bioon.com)
本文編譯自Researchers piece together how proteins fold
Monitoring cotranslational protein folding in mammalian cells at codon resolution
Yan Hana, Alexandre Davidb, Botao Liuc, Javier G. Magadánb, Jack R. Benninkb, Jonathan W. Yewdellb, and Shu-Bing Qian
How the ribosome-bound nascent chain folds to assume its functional tertiary structure remains a central puzzle in biology. In contrast to refolding of a denatured protein, cotranslational folding is complicated by the vectorial nature of nascent chains, the frequent ribosome pausing, and the cellular crowdedness. Here, we present a strategy called folding-associated cotranslational sequencing that enables monitoring of the folding competency of nascent chains during elongation at codon resolution. By using an engineered multidomain fusion protein, we demonstrate an efficient cotranslational folding immediately after the emergence of the full domain sequence. We also apply folding-associated cotranslational sequencing to track cotranslational folding of hemagglutinin in influenza A virus-infected cells. In contrast to sequential formation of distinct epitopes, the receptor binding domain of hemagglutinin follows a global folding route by displaying two epitopes simultaneously when the full sequence is available. Our results provide direct evidence of domain-wise global folding that occurs cotranslationally in mammalian cells.