來源：生物谷原創(chuàng) 2023-06-27 17:37
【資料圖】
根據(jù)基因藍(lán)圖，一系列氨基酸在我們細(xì)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(gè)新形成的蛋白都是從一個(gè)稱為甲硫氨酸的氨基酸開始的。在蛋白合成過程中，當(dāng)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(shí)，這個(gè)氨基酸往往又被切除。在這種情況下，蛋氨酸的切除對(duì)于確保細(xì)胞中相應(yīng)蛋白的后續(xù)功能是至關(guān)重要的。
導(dǎo)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(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)和時(shí)刻導(dǎo)致特定蛋白上的甲硫氨酸被切除。在一項(xiàng)新的研究中，德國康斯坦茨大學(xué)生物學(xué)家Elke Deuerling、Martin Gamerdinger和他們的團(tuán)隊(duì)，以及來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的Nenad Ban和他的同事們?nèi)缃耜U明了這個(gè)問題。他們的研究結(jié)果顯示METAP進(jìn)入蛋白合成工廠是由一種名為新生多肽相關(guān)復(fù)合物（nascent polypeptide-associated complex, NAC）的“核糖體守門員”控制的。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2023年6月23日的Science期刊上，論文標(biāo)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(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)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(jié)之前的研究結(jié)果時(shí)說，“我們能夠發(fā)現(xiàn)NAC像一個(gè)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(hào)識(shí)別顆粒（SRP）的轉(zhuǎn)運(yùn)分子聚集在一起，控制蛋白向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）---細(xì)胞內(nèi)的膜網(wǎng)絡(luò)---的轉(zhuǎn)運(yùn)?！?/p>
在這項(xiàng)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(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白中，第一個(gè)氨基酸---甲硫氨酸---是轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)的一部分。Gamerdinger解釋說，“這些蛋白中的甲硫氨酸切除會(huì)破壞這種轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)，從而阻止其轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中的膜網(wǎng)絡(luò)，這將不可避免地導(dǎo)致細(xì)胞死亡?！比绾畏乐惯@種轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)被METAP破壞，是這些作者如今解決的一個(gè)主要科學(xué)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(fù)合物。只有在這種復(fù)合物中，METAP1才能導(dǎo)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(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)的蛋白離開核糖體隧道，這種情形就會(huì)改變。蛋白的信號(hào)序列和NAC之間的相互作用導(dǎo)致這個(gè)守門員改變自己在核糖體隧道的位置。結(jié)果就是METAP1失去了與NAC的結(jié)合，從而失去了切除甲硫氨酸的能力。隨著這個(gè)守門員位置的改變，一種新的結(jié)合界面對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)分子SRP來說就變得容易進(jìn)入。Gamerdinger解釋說，“”這種機(jī)制意味著缺乏信號(hào)序列的蛋白可以通過甲硫氨酸切除進(jìn)行特異性修飾。相反，那些被轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白則不受METAP1的影響。
這個(gè)守門員是調(diào)節(jié)的全能專家嗎?
這些作者猜測(cè)，NAC可能在核糖體隧道有其他類似的調(diào)節(jié)功能，從而承擔(dān)起一般分子控制中心的作用。
Deuerling說，“有大量的酶和轉(zhuǎn)運(yùn)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(shí)NAC是否也在調(diào)節(jié)對(duì)我們的細(xì)胞功能至關(guān)重要的其他過程中發(fā)揮作用?！保ㄉ锕?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
關(guān)鍵詞：
