來源：生物谷原創(chuàng) 2023-06-27 17:37
【資料圖】
根據(jù)基因藍圖，一系列氨基酸在我們細胞的蛋白合成工廠---核糖體--中被組裝成長的氨基酸鏈，即蛋白。每個新形成的蛋白都是從一個稱為甲硫氨酸的氨基酸開始的。在蛋白合成過程中，當不斷增長的氨基酸鏈通過“核糖體隧道（ribosomal tunnel）”離開蛋白合成工廠時，這個氨基酸往往又被切除。在這種情況下，蛋氨酸的切除對于確保細胞中相應蛋白的后續(xù)功能是至關重要的。
導致這種切除的酶是已知的。根據(jù)其功能，它們被稱為甲硫氨酰氨肽酶（methionine aminopeptidase, METAP）。在此之前，還不清楚METAP如何與蛋白合成工廠接觸，并在適當?shù)牡攸c和時刻導致特定蛋白上的甲硫氨酸被切除。在一項新的研究中，德國康斯坦茨大學生物學家Elke Deuerling、Martin Gamerdinger和他們的團隊，以及來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的Nenad Ban和他的同事們如今闡明了這個問題。他們的研究結果顯示METAP進入蛋白合成工廠是由一種名為新生多肽相關復合物（nascent polypeptide-associated complex, NAC）的“核糖體守門員”控制的。相關研究結果發(fā)表在2023年6月23日的Science期刊上，論文標題為“NAC controls cotranslational N-terminal methionine excision in eukaryotes”。
比以前知道的功能更廣泛
僅在去年（2022年），由Deuerling和Gamerdinger領導的一個研究團隊就能夠闡明NAC在核糖體隧道執(zhí)行重要的分選功能（Science, 2022, doi:10.1126/science.abl6459）。Deuerling在總結之前的研究結果時說，“我們能夠發(fā)現(xiàn)NAC像一個守門員一樣坐在核糖體隧道出口的前面。在那里，它通過專門將蛋白和稱為信號識別顆粒（SRP）的轉運分子聚集在一起，控制蛋白向內質網(wǎng)（ER）---細胞內的膜網(wǎng)絡---的轉運。”
在這項的新研究中，這些作者如今發(fā)現(xiàn)這種守門員的分揀功能比以前所知的更廣泛，甚至更重要，而且NAC還確保新生蛋白中甲硫氨酸的正確切除。
在轉運到內質網(wǎng)的蛋白中，第一個氨基酸---甲硫氨酸---是轉運信號的一部分。Gamerdinger解釋說，“這些蛋白中的甲硫氨酸切除會破壞這種轉運信號，從而阻止其轉運到細胞中的膜網(wǎng)絡，這將不可避免地導致細胞死亡?！比绾畏乐惯@種轉運信號被METAP破壞，是這些作者如今解決的一個主要科學難題：守門員NAC與METAP1和核糖體隧道出口處的核糖體形成一種復合物。只有在這種復合物中，METAP1才能導致新形成的蛋白中的甲硫氨酸被切除。
圖片來自Science, 2023, doi:10.1126/science.adg3297。
一旦帶有轉運信號的蛋白離開核糖體隧道，這種情形就會改變。蛋白的信號序列和NAC之間的相互作用導致這個守門員改變自己在核糖體隧道的位置。結果就是METAP1失去了與NAC的結合，從而失去了切除甲硫氨酸的能力。隨著這個守門員位置的改變，一種新的結合界面對轉運分子SRP來說就變得容易進入。Gamerdinger解釋說，“”這種機制意味著缺乏信號序列的蛋白可以通過甲硫氨酸切除進行特異性修飾。相反，那些被轉運到內質網(wǎng)的蛋白則不受METAP1的影響。
這個守門員是調節(jié)的全能專家嗎?
這些作者猜測，NAC可能在核糖體隧道有其他類似的調節(jié)功能，從而承擔起一般分子控制中心的作用。
Deuerling說，“有大量的酶和轉運分子，像METAP1和SRP一樣，在蛋白合成過程中已與新生的蛋白相互作用。因此，未來的研究將不得不要證實NAC是否也在調節(jié)對我們的細胞功能至關重要的其他過程中發(fā)揮作用。”（生物谷 Bioon.com）
參考資料：
1. Ahmad Jomaa et al. NAC controls cotranslational N-terminal methionine excision in eukaryotes. Science, 2023, doi:10.1126/science.adg3297.
2. Ribosomal gatekeepers: Study sheds light on molecular control centers of eukaryote protein factories/news/2023-06-ribosomal-gatekeepers-molecular-centers-eukaryote.html
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