Cell揭示蛋白质折叠新机制

蛋白质对几乎所有的重要生命过程负责。它们的形状和结构（或称作“折叠”）对于其功能至关重要。来自马克斯普朗克生物化学研究所(MPIB)的科学家们近日发现，迄今为止未知的一连串反应是新生成的蛋白质获得其正确结构的必要条件。研究结果发表在《细胞》（Cell）杂志上。

马克斯普朗克生物化学研究所课题组负责人Manajit Hayer-Hartl 说：“我们发现在这一机制中，蛋白质折叠并非是整块完成，而是经历了许多快速的中间步骤。由于这种作用模式能够更好地利用能量，其不仅确保了蛋白质正确折叠，且速度比以前认为的要快得多。”

蛋白质是细胞中的主力分子，对包括代谢、信号传导、决定细胞形状等几乎所有的生物功能负责。但在它们执行各种任务之前，这些链状分子必须首先采纳一种复杂的三维构象。事实上，在错误的折叠事件中，蛋白质往往无法履行自己的职责，甚至往往簇集在一起形成聚集物，转而导致如阿尔茨海默氏症或帕金森病一类的严重疾病。为了避免这种情况发生，称作为伴侣分子（chaperone）的特化蛋白帮助了其他的蛋白质采纳适当的形状。

细菌伴侣蛋白GroEL和GroES是体现这一原理的一个极好的范例：它们构建出一种笼形结构，将新的、尚未折叠的蛋白质装入其中，由此确保了这些蛋白能够正确折叠。然而，到目前为止研究人员尚不清楚这一过程完成的确切方式，这也是Manajit Hayer-Hartl和F. Ulrich Hartl领导的MPIB研究小组与西北大学的John Engen合作的一个研究课题。

积极加速折叠

马克斯普朗克生物化学研究所科学家Florian Georgescauld说：“我们的研究结果表明，伴侣蛋白不仅阻止了蛋白质聚集，还大大加速了折叠过程。令人惊讶地是，伴侣蛋白是通过改变折叠的机制来实现此功能的：并非是大规模整块折叠，蛋白质是在一系列小规模、快速的步骤中获得了它的最终结构——就像精巧快速的折纸手工。”研究人员认为分解这一反应有可能使得它更好地利用了能量，转而促使速度加快。因此，这一折叠过程是在几秒钟而非几分钟的时间内完成。

这一过程第一次证实了伴侣蛋白不仅可以被动地阻止聚集，还充当活化的折叠笼催化了这一折叠过程。其导致的高速折叠机制具有特别的生物意义，因为通过这种方式蛋白质以比生成更快的速度完成折叠。因此，可以避免尚未折叠或错误折叠的蛋白质积压以及随之的灾难性后果。