抗压力蛋白Hsp90有趣的摇摆运动

热休克蛋白（Hsp90）蛋白可在保护细胞免受压力时发挥重要作用。不久前慕尼黑工业大学（TUM）的研究者揭示了Hsp90发挥作用的机制，现在研究者们又进一步发现了Hsp90的运动方式。研究论文发表在《PNAS》杂志上。

    Hsp90是一种细胞马达分子：它参与运输营养素、移动肌肉、物质化学法转化及帮助其他蛋白折叠。Hsp90在人类、细菌及酵母细胞的许多基本生理过程中发挥极其重要的作用。例如，它可以帮助将多肽链折叠成具有非常精密空间结构的功能蛋白。尤其是当细胞受到高温或有毒物质等压力时，Hsp90可保护细胞免受损伤。

    Hsp90以二聚体形式存在，大体上可分为三个结构域：顶部的N端结构域，中间域及底部的C末端。Hsp90利用ATP水解的能量发挥其功能。在这个过程中，两个单体朝相反方向移动几个纳米。慕尼黑工业大学物理学系的Thorsten Hugel教授和化学系的Johannes Buchner教授一直从事对Hsp90运动的研究。他们曾经第一次实时观察到了剪刀样的运动，最近他们意外发现并不仅是蛋白N端域一端发生剪刀样移动而是蛋白的两个末端同时发生摇摆运动。

    在Hsp90蛋白的C末端同样发生了剪刀样的开关运动。研究者们利用荧光共振转移技术（FRET）进行了最新的研究。他们将两种荧光分子连接到Hsp90蛋白精确的位置，利用它们作为分子尺：当一个荧光分子发亮的时候，另一个亮度也增强，并且两个荧光分子相互靠拢。利用这种效应，研究者通过单分子荧光分析技术观察到了Hsp90单体发生了纳米级、双向的剪刀样运动。

    尤其有趣的是N端和C端的双剪刀样运动是接近于成对的。Hsp90二聚体两端轮流打开和关闭，就像一个摇杆的样子。“这表明二聚体非常的稳定。”Thorsten Hugel说。他们的研究小组对所发现的调控这种摇摆运动速度的机制同样感到惊讶：ATP与N端结构域结合可以调控C末端的运动，研究者通过关闭二聚体ATP能量供应对此进行了验证。研究小组因而发现Hsp90内部通讯达到几乎10纳米这么长的距离。

    Hsp90运动和通讯模式的发现不仅对于基础研究，对于医学研究也有着重大的意义。Hsp90目前已成为肿瘤治疗的一个新药物靶点。迄今最有希望的候选药物可阻断ATP与Hsp90蛋白N端结构域的结合。但是这些化合物存在着明显的副反应。慕尼黑工业大学的研究者现在将研究重点放在了对Hsp90蛋白C末端的二聚作用的研究上。“我们将找到独特的不引起副作用抗肿瘤药物的停泊位点。”Hugel说。