蛋白质伴侣认真对待它的工作

对于蛋白质，这相当于红地毯处理：每种蛋白质属于核糖体的复杂机制 - 产生蛋白质的细胞成分 - 具有自己的伴侣，在正确的时间将其引导到正确的位置并保护它免受伤害。在一项新的加州理工学院研究中，研究人员正在更多地了解核糖体分子伴侣是如何工作的，这表明一个特定的分子伴侣以非常特殊，紧密的方式与其蛋白质客户结合，几乎就像一只手套的手套。研究人员使用X射线晶体学来解决与其伴侣蛋白结合的核糖体蛋白的原子结构。

“制作核糖体有点像烘烤蛋糕。各种成分都采用保护性包装，特别适合它们的大小和形状，直到它们被打开并混合成面糊，”加州理工学院化学教授AndréHoelz说。研究所(HMRI)研究员和霍华德休斯医学研究所(HHMI)学院学者。“我们所做的是弄清楚保护性包装如何适合一种核糖体蛋白质，以及它是如何解开的。” Hoelz是2017年2月2日在Nature Communications杂志上发表的研究背后的主要研究者。该发现在开发专门用于禁用核糖体组装的新型抗癌药物方面具有潜在的应用。

在所有细胞中，遗传信息作为DNA存储并转录成编码蛋白质的mRNA。核糖体将mRNA转化为氨基酸，将它们连接在一起形成折叠成蛋白质的多肽链。每天在动物细胞中产生超过一百万个核糖体。

构建核糖体是细胞的一项艰巨任务，涉及构成核糖体本身的约80种蛋白质，核糖体RNA串以及200多种指导和调节该过程的其他蛋白质。“核糖体组装是一个动态过程，一切都按照一定的顺序发生。我们现在才开始阐明所涉及的许多步骤，”Hoelz说。

为了使事情变得更复杂，构成核糖体的蛋白质首先在细胞核之外，在细胞质中合成，然后被运输到核中，在核中发生核糖体组装的初始阶段。

伴侣蛋白有助于将核糖体蛋白转运至细胞核，同时保护它们免受细胞蛋白粉碎机器的破坏。最近由加州理工学院生物学教授和HHMI研究员Raymond Deshaies 确定的将这种机制专门用于未受保护的核糖体蛋白的组件确保了相同数量的各种核糖体蛋白可用于构建核糖体的大规模结构。

此前，Hoelz和他的团队与海德堡大学的Ed Hurt实验室合作，发现一种名为L4的核糖体蛋白被称为“RpL4的组装伴侣”或Acl4的伴侣结合。伴侣通过细胞核引导L4，保护它免受伤害，并在精确的时间和地点将其传递给发育中的核糖体。在这项新研究中，研究小组使用了X射线晶体学，这一过程涉及将蛋白质晶体暴露于高能X射线，以解决结合对的结构。该技术在加州理工学院的Stanford Synchrotron Radiation Lightsource的分子天文台光束线上进行。

“这不是一个容易解决的结构，”加州理工学院Hoelz实验室的研究生，新研究的第一作者Ferdinand Huber说。“解决这个结构是非常令人兴奋的，因为你可以用眼睛看到，第一次，伴侣如何拥抱核糖体蛋白来保护它。”

Hoelz说这种结构令人惊讶，因为以前不知道伴侣蛋白如何紧紧地抓住它们的核糖体蛋白质。他说他们希望将来研究其他伴侣，看看它们是否以类似的方式起作用，以严密保护核糖体蛋白。该结果可能通过阻止癌细胞提供肿瘤生长所需的大量核糖体而导致开发用于癌症治疗的新药物。

这项名为“保护核糖体蛋白L4免受细胞降解的分子基础”的研究由Boehringer Ingelheim Fonds的博士研究生资助，霍华德休斯医学研究所的教授学者奖，遗产医学研究所首席研究员， Sidney Kimmel癌症研究基金会的Kimmel学者奖，Camille和Henry Dreyfus基金会的教师 - 学者奖以及加州理工学院的创业基金。