Nature揭示蛋白酶体研究新发现

　　

生物通报道  来自堪萨斯州立大学的科学家们在新研究中，发现了细胞内蛋白质降解机器装配这一复杂过程的新细节。他们的研究发现有可能推进对癌症和神经系统疾病的治疗。这项研究发表在5月5日的《自然》（Nature）杂志上。

新研究将焦点放在了蛋白酶体（proteasome），这一存在于人类和其他生物细胞中帮助维持细胞健康的蛋白质复合物上。

堪萨斯州立大学生物系助理教授Jeroen Roelofs说：“蛋白酶体是细胞内负责蛋白质降解的一个大型分子机器。它对于蛋白质质量控制，以及细胞快速清除特异蛋白至关重要，确保了细胞的健康和正常功能。”

新研究的目的在于：更好地了解蛋白质酶体中各种颗粒协同作用，发挥蛋白酶体功能的机制——需要哪些传动装置和元件？以怎样的顺序构建出了工作机器？科学家们发现，两个重要颗粒遭到破坏，可影响蛋白质酶体功能的正常发挥，这对于癌症以及如帕金森氏症、亨廷顿氏病等多种神经退行性疾病具有重要的意义。

Nature新研究是建立在Roelofs 2009年在哈佛大学医学院做博士后研究员时的研究工作基础之上。当时他发现伴侣蛋白（chaperone）在两个颗粒的装配过程中起重要作用。当这两个颗粒结合到一起时，赋予了蛋白酶体除去细胞内不必要的蛋白的能力。而伴侣蛋白则充当了两个颗粒的“监工”

新研究发现，除了充当两个颗粒的分子监工，伴侣蛋白还控制了这两个颗粒结合到一起的时间。同时，科学家们还发现了更多关于这两个颗粒的信息。

他们发现，核心颗粒有7个口袋，而调控颗粒的6个尾部均进入到了这些口袋中。当停靠到一起时，它们开启了蛋白酶体的功能。

Roelofs 说：“在装配过程中，事实上只有一个尾部决定了核心颗粒和调控颗粒的结合方式。由于存在六个尾部，而只有一个尾部是赋予特异性的必要条件，且对接到口袋中受到伴侣蛋白的控制，这一研究发现是令人惊讶的。”

Roelofs认为，这些研究发现有可能揭示了抗癌药物的新靶点。此外，也为科学家们提供了新的研究和操控信号通路，有可能推动癌症和神经学研究。

Roelofs说：“这是非常基础的研究。了解这一基础力学往往可以促成新的改善途径，这对于人类健康极其重要。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Reconfiguration of the proteasome during chaperone-mediated assembly

The proteasomal ATPase ring, comprising Rpt1–Rpt6, associates with the heptameric α-ring of the proteasome core particle (CP) in the mature proteasome, with the Rpt carboxy-terminal tails inserting into pockets of the α-ring1, 2, 3, 4. Rpt ring assembly is mediated by four chaperones, each binding a distinct Rpt subunit5, 6, 7, 8, 9, 10. Here we report that the base subassembly of the Saccharomyces cerevisiae proteasome, which includes the Rpt ring, forms a high-affinity complex with the CP. This complex is subject to active dissociation by the chaperones Hsm3, Nas6 and Rpn14. Chaperone-mediated dissociation was abrogated by a non-hydrolysable ATP analogue, indicating that chaperone action is coupled to nucleotide hydrolysis by the Rpt ring. Unexpectedly, synthetic Rpt tail peptides bound α-pockets with poor specificity, except for Rpt6, which uniquely bound the α2/α3-pocket. Although the Rpt6 tail is not visualized within an α-pocket in mature proteasomes2, 3, 4, it inserts into the α2/α3-pocket in the base–CP complex and is important for complex formation. Thus, the Rpt–CP interface is reconfigured when the lid complex joins the nascent proteasome to form the mature holoenzyme.