PNAS：揭开分子伴侣的神秘面纱

科学家们将四种核磁共振技术结合起来，首次解析了两个重要蛋白之间的关键相互作用。文章于六月二十四日发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

这项研究展示了分子伴侣与无序蛋白的结合过程，这样的相互作用广泛存在于生物界。分子伴侣能与较小的无序蛋白结合，并帮助它们形成特定的构象，这是保证蛋白正确折叠的重要机制。

研究人员对胶囊状的细菌分子伴侣GroEL，和无序的β-淀粉样蛋白（A-beta）进行研究，A-beta是阿尔茨海默症中的核心蛋白。人们对这两种蛋白都很熟悉，但并不清楚GroEL胶囊是如何开启并捕获目标的。

NMR能够反映蛋白之间的相互作用及其动力学，但单一的NMR往往不能提供全面的信息。为此，美国国立卫生研究院NIH的研究人员将四种不同的NMR技术结合起来，成功解析了A-beta与GroEL结合时的结构和动态。这项研究的资深作者是NIH的Marius Clore，第一作者Nicolas Fawzi目前是布朗大学分子药理学的助理教授。

研究人员发现，GroEL只在两个疏水位点与A-beta结合，使较小的A-beta蛋白可以在多种构象间转变。这两个蛋白并没有全程结合在一起，而是在不断的解离和重新结合。事实上，A-beta会时不时地在GroEL的结合腔中跳跃。

“我们利用四种NMR获得了丰富的信息，包括蛋白结合时的结构、蛋白解离/重新结合的频率，以及蛋白在不同位点的活动，”Fawzi说。“研究显示，A-beta在结合时并没有形成特定的结构，而是保持着构象的灵活性。”

研究人员指出，GroEL的这种松散方式，使它能够结合多种不同的无序蛋白，同时也节省了能量。如果要在捕获初期强迫蛋白形成特殊构象，就需要更多的能量，而这样做并不划算。

研究显示，GroEL在初始结合后关闭，将目标蛋白完全装入胶囊。此时，分子伴侣才会投入能量，促使蛋白以正确的方式折叠。

对于分子和结构生物学家来说，这种将NMR技术混合使用的方式，可以帮助他们阐明之前难以解析的相互作用。“这种方法可以为人们展示，更多大型蛋白机器的作用机制，不只是GroEL，”Fawzi说。