Nature子刊揭示分子伴侣的新功能

  蛋白质形成往往需要分子伴侣的帮助，确保自己折叠成为正确的结构。不过，人们一直不清楚分子伴侣在膜蛋白成熟中起到了怎样的作用。瑞士巴塞尔大学和苏黎世联邦理工的研究团队发现，分子伴侣能够稳定未成熟的细菌膜蛋白，协助它插入到细菌的外膜。这项研究发表在最近的Nature Structural & Molecular Biology杂志上。
  新生蛋白质在执行细胞功能之前，必须形成正确的空间结构。分子伴侣在这一过程中起到了重要的作用，避免蛋白质折叠发生错误。Sebastian Hiller教授和Daniel Müller教授领导研究团队对大肠杆菌E. coli的膜蛋白FhuA进行了研究。他们发现，两个分子伴侣在转运过程中保护FhuA，并帮助它正确插入细胞膜。
  细菌外膜上镶嵌着许多转运营养物质和信号分子的蛋白质，FhuA就是其中之一。细菌通过这一蛋白摄取至关重要的铁，不过抗生素也由此进入细胞。研究人员指出，FhuA是一种筒状的大蛋白，需要在分子伴侣的协助下插入细菌外膜。
  研究人员通过结构分析和单分子力谱研究，阐明了两种分子伴侣为FhuA提供的帮助。“FhuA成熟是一个动态的过程，”Hiller说。“在分子伴侣的保护下，FhuA持续改变自己的结构，并逐步插入细胞膜中。”随着最后一段蛋白的插入，FhuA获得了成熟的功能性桶状结构。如果没有分子伴侣的保护，FhuA就会发生错误折叠，最终聚集起来引发混乱。
  分子伴侣对于功能性蛋白的形成非常重要，它们不仅能确保蛋白质正确折叠，还帮助膜蛋白插入细菌外膜。鉴于植物和动物细胞的一些细胞器来源于细菌，它们的分子伴侣应该也具有类似的功能。这些新发现可以帮助人们进一步理解蛋白错误折叠引发的疾病，比如阿尔茨海默症、帕金森症或者囊性纤维化。
  “人们很久以前就知道，分子伴侣能保护其他蛋白，避免发生错误折叠。我们的工作首次展示了分子伴侣对膜蛋白的支持作用，而膜蛋白一直是药物研发的热点，”Müller教授说。