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“翻译”过程参与决定蛋白质结构

来源:中国科学报 作者: 2014-6-3

摘要: 第二层次是蛋白质科学,蛋白质只有折叠成一定三维结构,才能产生重要的生命功能,换句话说,特定的三维结构才能决定特定的功能。大多数蛋白质为了达到具有生物活性状态必须折叠成三维结构。早在1957年,美国生物化学家Anfinsen就提出一个生物化学的基本原理——蛋白质的一级结构决定高级结构。但新研究表明,一条多肽链在......



图片来源:pubs.acs.org

生命科学的研究可以分为三个层次:第一层次是从基因组角度说,它是生命的遗传基础;第二层次是蛋白质科学,蛋白质只有折叠成一定三维结构,才能产生重要的生命功能,换句话说,特定的三维结构才能决定特定的功能;第三个层次就是系统生物学,它是从整体上系统地研究生命现象。

大多数蛋白质为了达到具有生物活性状态必须折叠成三维结构。早在1957年,美国生物化学家Anfinsen就提出一个生物化学的基本原理——蛋白质的一级结构决定高级结构。但新研究表明,一条多肽链在细胞中的合成速率可以影响多肽链在两个可选择的折叠结构中选择哪一种折叠结构。

近日,美国圣母大学Patricia Clark等在《美国化学会志》撰文指出,核糖体合成蛋白质的速度(翻译速率)也会影响蛋白质最终的结构。研究人员构建了一个简单但整洁的模型蛋白,这个蛋白包括通过柔性链而连接的三个半域(YKB)。这种蛋白质可以折叠成两个相互排斥的结构:要么是黄色和黑色半域相互作用和折叠在一起形成YK-B交互,或黑色和蓝色半域配对形成Y-KB。YK-B会发出荧光黄而Y-KB会发出荧光蓝的结构,因此系统的荧光可以被用来监视在体内产生的2种不同折叠结构的相对量。

当变性YKB蛋白在体外被允许重新折叠,可以观察到一个黄——蓝色等量的荧光:对应于YK-B和Y-KB的等摩尔量,显示出蓝半结构域和黄色半结构域同等竞争中间的黑半结构域。但当在大肠杆菌细胞中表达该蛋白质时,产生更多的黄色荧光表明,体内蛋白更倾向于Y-KB结构而非YK-B结构。这是由于N-末端(黄色)半结构域首先合成并因此有更多的时间与中间半结构域相互作用。

研究还表明,利用同义密码子的不同翻译率,在特定区域改变RNA局部的翻译速率可以调整YKB的折叠,并放大优先选择YK-B结构。(郭湘整理)


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