根据于2012年7月16日在线发表在PNAS期刊上的一篇论文,来自美国康奈尔大学的研究人员开发出一种新方法来研究哺乳动物细胞内蛋白如何折叠,可能有朝一日导致人们开发出更好的流感疫苗。这种方法允许研究人员对细胞中处于不同蛋白合成阶段的被称作核糖体的蛋白合成机制拍摄快照。他们然后将这些快照拼接在一起从而重新构建蛋白合成期间它们如何折叠。
细胞内,蛋白折叠非常快,只需几微秒,因此多肽链如何折叠从而形成蛋白结构,长期以来都是一个谜。论文通讯作者Shu-Bing Qian说,他们的方法能够在核糖体合成蛋白的同时研究蛋白折叠。
简言之,mRNA携带来自DNA的蛋白编码信息到核糖体中,接着核糖体将这些编码信息范围组成蛋白的氨基酸链。在此之前,其他研究人员已开发出一种定位核糖体在mRNA上的精确位置。Qian和同事们进一步改进这种技术来选择性地富集核糖体中的某一部分,从而能够拍摄蛋白合成过程不同阶段的快照。
在这篇论文中,研究人员也描述了利用这种技术来更好地研究一种被称作血凝素(hemagglutinin, HA)的蛋白,它位于甲型流感病毒(influenza A virus)的表面上;允许该病毒感染宿主细胞的HA结构(折叠)。
流感疫苗基于识别诸如HA之类的蛋白的抗体。但是流感病毒拥有比较高的突变率来躲避抗体检测。因此,流感疫苗经常失效,这是因为病毒表面蛋白发生突变。比如,HA是流感病毒表面蛋白中突变率最高的。
研究人员证实他们的技术能够鉴定出当HA发生突变时,这种折叠过程如何变化。如果人们知道突变如何变化的折叠图片,那么它将有助于设计出一种更好的疫苗。(生物谷:Bioon.com)
本文编译自Researchers piece together how proteins fold
doi: 10.1073/pnas.1208138109
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PMID:
Monitoring cotranslational protein folding in mammalian cells at codon resolution
Yan Hana, Alexandre Davidb, Botao Liuc, Javier G. Magadánb, Jack R. Benninkb, Jonathan W. Yewdellb, and Shu-Bing Qian
How the ribosome-bound nascent chain folds to assume its functional tertiary structure remains a central puzzle in biology. In contrast to refolding of a denatured protein, cotranslational folding is complicated by the vectorial nature of nascent chains, the frequent ribosome pausing, and the cellular crowdedness. Here, we present a strategy called folding-associated cotranslational sequencing that enables monitoring of the folding competency of nascent chains during elongation at codon resolution. By using an engineered multidomain fusion protein, we demonstrate an efficient cotranslational folding immediately after the emergence of the full domain sequence. We also apply folding-associated cotranslational sequencing to track cotranslational folding of hemagglutinin in influenza A virus-infected cells. In contrast to sequential formation of distinct epitopes, the receptor binding domain of hemagglutinin follows a global folding route by displaying two epitopes simultaneously when the full sequence is available. Our results provide direct evidence of domain-wise global folding that occurs cotranslationally in mammalian cells.