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蛋白质折叠的细胞密码破解
2023-12-06
来源:科技日报
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科技日报北京12月5日电 (记者张梦然)人们通常认为,疾病是由异物(细菌或病毒)入侵人体引起的,但影响人类的数百种疾病,其实是由细胞蛋白质生成错误引起的。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的团队最近利用尖端技术,破解了基于碳水化合物的代码,该代码控制某些蛋白质的正常形状,而正常的蛋白质形状才能使人体保持健康。研究发表在最新一期《分子细胞》杂志上。

  

     科技日报北京12月5日电 (记者张梦然)人们通常认为,疾病是由异物(细菌或病毒)入侵人体引起的,但影响人类的数百种疾病,其实是由细胞蛋白质生成错误引起的。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的团队最近利用尖端技术,破解了基于碳水化合物的代码,该代码控制某些蛋白质的正常形状,而正常的蛋白质形状才能使人体保持健康。研究发表在最新一期《分子细胞》杂志上。

  科学家曾认为,控制生命的唯一密码是DNA,但近几十年来,人们认识到还有其他代码在起作用,特别是在构建复杂折叠的分泌蛋白方面,这些蛋白在人类细胞的蛋白质工厂内质网(蛋白质折叠开始的地方)中产生。大约7000种不同的蛋白质(占人体所有蛋白质的1/3)在内质网中制造。分泌蛋白质负责从人体的酶到免疫和消化系统的一切,必须正确折叠才能使人体正常运作。

  而一种称为“伴侣”的特殊分子,有助于将蛋白质折叠成最终形状,同时其还能识别错误折叠,并在它们造成损害之前“解决”它们。

  “伴侣系统”的发现,归功于糖蛋白组学和质谱分析,但研究人员希望其还能够回答25年来一直悬而未决的问题:“伴侣”如何知道7000种不同的蛋白质折叠哪些是正确的?

  此次研究给出的答案,涉及一种被称为UGGT的“内质网守门人”酶,以及一系列称为N-聚糖的碳水化合物标签,这些标签与蛋白质氨基酸序列中的特定位点相连。

  研究人员使用CRISPR编辑后的细胞修改了“伴侣”网络,同时开发了创新的糖蛋白组学技术。他们发现,UGGT酶把糖放置在特定位置来“标记”错误折叠的蛋白质。这是一种代码,“伴侣系统”可读取它,接着准确确定折叠过程中出现问题的位置以及如何修复。

  这一结果为最终治疗由错误折叠蛋白质引起的数百种疾病打开了大门。

  【总编辑圈点】

  蛋白质折叠是个迷人的课题。在行使功能时,蛋白质会在短时间内折叠成特定的三维结构。对蛋白质结构的解析和预测,可以帮助人们在分子层面理解生命活动的机理。人们已经发现,伴侣系统能指导蛋白质折叠成最终形状,还能识别错误的折叠并加以修复。本文研究发现,UGGT酶把糖放置在特定位置来“标记”错误折叠的蛋白质,伴侣系统可读取这段代码。很多疾病恰恰是由错误的折叠引起,了解伴侣系统如何识别错误,也就为人类解决类似问题开辟了道路。


  
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