在细胞内的蛋白质合成过程中,由于各种意外中断或出错会产生的不完整蛋白质链,这些不完整的异常蛋白通常对细胞有害,需要清除掉。在真核生物的细胞(例如真菌,植物和动物)中,一种称为核糖体相关质量控制(RQC)的质量控制过程会负责处置这些缺陷蛋白质。RQC的关键成分是Rqc2蛋白,它负责感知异常的蛋白质链,并募集一种酶用于标记有缺陷的蛋白质以进行降解。有趣的是,已知细菌拥有与高级生物的Rqc2蛋白相似的蛋白。但是,过去人们认为这些蛋白质在细菌中具有不同的功能。
海德堡大学分子生物学中心(ZMBH)的科学家对细菌版本的Rqc2进化相关蛋白质进行功能研究,得出的结论是:这个细菌版的Rqc2相关蛋白质同样在蛋白质质量控制中起关键作用,以确保有缺陷的蛋白质被降解。这一类进化相关的Rqc2蛋白类在(蛋白质)质量控制中都作为关键成员,因此推定该机制在几十亿年前已存在于一个“最近的共同祖先(last universal common ancestor)”。
由海德堡大学分子生物学中心(ZMBH)Claudio Joazeiro教授领导的研究小组使用枯草芽孢杆菌细菌,通过实验证明其Rqc2蛋白同样能够识别不完全合成的蛋白。但是,与高等细胞不同,细菌中的Rqc2蛋白本身可以标记异常蛋白质链,为它们加上一条聚丙氨酸链,通过细菌处理系统触发清除无用蛋白质。研究人员还表明,这是一种重要的保护机制,可防止缺陷蛋白质的生产引起的细胞应激。
海德堡大学的研究结果表明,细菌和高等细胞中与进化相关的Rqc2蛋白以类似的方式执行这种质量控制功能。这种机制应该在数十亿年前存在于一个“最近的共同祖先”中,并且这种保护功能是所有细胞中最基本和最基本的过程之一。实际上,Joazeiro教授以前已经表明,阻止该过程起作用的突变会导致神经元细胞退化,其方式类似于肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。
最早在细菌中发现的保护机制CRISPR用于真核细胞基因编辑上已大显身手,谁知道细菌的这种蛋白质保护机制会不会在未来有什么更重要的应用呢?
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