研究揭示穀胱甘肽化修飾調控Hsp70功能的機制

2021-02-07 騰訊網

蛋白質半胱氨酸Cys上的穀胱甘肽化修飾作為一種可逆的氧化還原修飾，一方面可以保護蛋白免於發生磺酸化（-SO3H）等不可逆的氧化損傷，另一方面和磷酸化修飾一樣發揮信號轉導功能，傳遞氧化還原信號。Hsp70是蛋白質質量控制體系中的核心分子伴侶，對於生命體穩態平衡有極為重要的意義。除極少數 Hsp70之外，大部分 Hsp70都有至少1個Cys。深入挖掘 Hsp70的氧化還原修飾機制，對幫助揭示蛋白質穩態的氧化還原調控機制及拓展對 Hsp70功能的認識具有意義。

近日，中國科學院生物物理研究所柯莎研究組、陳暢研究組合作，發現人源應激型 Hsp70的C末端底物結合域的α螺旋蓋子上的兩個半胱氨酸發生穀胱甘肽化修飾後，導致其C末端α螺旋蓋子發生去摺疊，從而暴露 Leu542，該殘基與底物結合域的相互作用導致了 Hsp70底物結合部位的封閉，而不能結合其底物，這一過程隨去穀胱甘肽化的發生而完全可逆。研究結果揭示了 Hsp70的穀胱甘肽化修飾對其結構和功能的調控機制，闡明了人源應激型 Hsp70的C端結構域上的穀胱甘肽化修飾，是一種調節 Hsp70底物結合能力的新機制，可能在氧化應激時調節其底物的活性，從而傳遞氧化還原信號。

相關成果發表在《生物化學雜誌》上。研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金委資助。

人源應激型Hsp70的C末端α螺旋蓋子上的半胱氨酸（上圖左）在氧化應激時發生穀胱甘肽化修飾，將導致α螺旋蓋子的去摺疊（上圖中：綠色，穀胱甘肽化修飾前；紫紅色，修飾後），其Leu542佔據其自身的底物結合位點（上圖右）。該過程完全可逆。底物結合位點被Leu542封閉後，Hsp70釋放出底物，其中包括作為氧化應激相關的信號分子，如Heat Shock Transcription Factor、HSF1。信號分子釋放後，將啟動下一步的應激過程（下圖）。

來源：中國科學院生物物理研究所

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