2012年8月27日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，来自海德堡大学的分子生物学家们通过研究揭示了蛋白质合成过程中分子伴侣的新功能，相关研究成果刊登在了近日的国际著名杂志Molecular Cell上。细胞中的蛋白质是由核糖体来产生的，核糖体是大的分子机器，负责将遗传信息翻译成为长链的氨基酸分子。但是这种所谓的多肽链在其被折叠成稳定的三维结构后就会变成功能性的蛋白质，不正确折叠的蛋白质会对细胞产生破坏性的影响，甚至对机体也会带来大的不利作用，比较典型的例子就是阿尔兹海默症或者帕金森疾病等神经变性疾病。为了预防折叠的失误，细胞拥有一套完整的折叠助手“工厂”，这种折叠助手就是分子伴侣（molecular chaperones）。某些分子伴侣可以在蛋白合成期间帮助折叠蛋白质，截止到现在，复杂的协助折叠过程并没有人知道。
研究者如今成功地描述了来自大肠杆菌中称为触发因子（Trigger Factor）的分子伴侣的工作过程。为了进行此项研究，研究者将多有的蛋白质合成所需要的组分从大肠杆菌的细胞中分离出来，并且在仅仅只在小管中观察蛋白质合成的过程。研究者Kramer表示，在合成的起始阶段，核糖体可以预防多肽链进行折叠缠绕。触发因子可以延长核糖体这种预防抑制的作用，并且干扰蛋白质进行折叠，在翻译的过程中，触发因子可以结合至核糖体和延长的多肽链上，从而来抑制蛋白质的部分折叠。总之，核糖体和触发因子可以协同作用，来抑制初生的多肽链的过早折叠。
触发因子这种活性可以逆转多肽链的过早折叠，而且当其吸附至核糖体上时可以改变自身的伸展活性。换句话说，触发因子不能完全展开完整的合成的蛋白质。
这项新型研究揭示了蛋白质折叠分子机制的一种新的延伸模型，在蛋白质合成早期阶段，核糖体可以抑制多肽链的过早折叠，触发因子的结合可以保证延长中的多肽链不要过早折叠以保证蛋白质折叠的高效性和多产性。但是如果蛋白质已经完成了早期折叠，其余的步骤依然可以由分子伴侣-触发因子的展开活性来逆转。
新的研究发现为我们更好地理解遗传密码是如何转录翻译成为功能性的蛋白质提供了新的思路，研究者Bukau表示，这个过程对于每个细胞，甚至每个有机体来说都是必不可少的。（生物谷Bioon.com）
编译自：New Insights to the Function of Molecular Chaperones
doi:10.1016/j.molcel.2012.07.018
PMC:
PMID:
Concerted Action of the Ribosome and the Associated Chaperone Trigger Factor Confines Nascent Polypeptide Folding
Anja Hoffmann1, 3, Annemarie H. Becker1, 3, Beate Zachmann-Brand1, Elke Deuerling2, Bernd Bukau1, , , Günter Kramer1, ,
How nascent polypeptides emerging from ribosomes fold into functional structures is poorly understood. Here, we monitor disulfide bond formation, protease resistance, and enzymatic activity in nascent polypeptides to show that in close proximity to the ribosome, conformational space and kinetics of folding are restricted. Folding constraints decrease incrementally with distance from the ribosome surface. Upon ribosome binding, the chaperone Trigger Factor counters folding also of longer nascent chains, to extents varying between different chain segments. Trigger Factor even binds and unfolds pre-existing folded structures, the unfolding activity being limited by the thermodynamic stability of nascent chains. Folding retardation and unfolding activities are not shared by the DnaK chaperone assisting later folding steps. These ribosome- and Trigger Factor-specific activities together constitute an efficient mechanism to prevent or even revert premature folding, effectively limiting misfolded intermediates during protein synthesis.
