生物学家在昆虫缺乏的人体细胞中发现了一种独特的细丝形成蛋白

提供结构支持和防止起泡，白内障和痴呆等条件的保护，中间丝蛋白(IFs)存在于人体的每个细胞中。然而，在昆虫中，IF无处可寻。科学家认为另一种蛋白质已经接管了昆虫的关键IF功能，但究竟是什么样的 - 或者甚至在哪里开始寻找 - 一直是个谜。

加州大学圣巴巴拉分校生物学家Denise Montell和她的科学家团队进行的新研究可能已经解决了这个难题。他们在果蝇中发现了一种蛋白质，具有类似IF的特征。在他们检查的每种细胞类型中都存在一种不寻常形式的蛋白质原肌球蛋白。他们的研究结果发表在Cell Reports上。

“信不信由你，果蝇和人类有许多共同的蛋白质，包括传统的原肌球蛋白，”蒙特尔说，他是UCSB分子，细胞和发育系数学，生命和物理科学的Robert和Patricia Duggan主席。生物学。

“进化开始于原肌球蛋白，并将其转化为一种具有不同特征的全新蛋白质，只需在每一端添加几个位，”她解释说。“像IFs一样 - 但与正常的原肌球蛋白不同 - 这种新蛋白质使得长丝 '中间'的长丝。这意味着它们比F-肌动蛋白丝更大，并且比细胞中的两个重要结构细丝微管小。”

这种新型的长丝形成蛋白可以代替苍蝇中的一些中间丝。

正常的原肌球蛋白形成绳状结构 - 所谓的盘绕线圈 - 从一端到另一端。这种瘦小的原肌球蛋白绳通常缠绕在F-肌动蛋白丝上。这个新发现的版本仅在一个小区域中盘旋，看起来或行为不像正常的原肌球蛋白。

“我们知道它不是什么，但我们想知道它是什么，”蒙特尔说，他的团队研究果蝇生物学的许多不同方面，包括如何维持干细胞以及细胞如何从一个地方移动到另一个地方。“添加到末端的部分提醒我们IF蛋白，所以我们决定测试它是否是苍蝇中长期寻找的中间丝替代蛋白。”

为了更好地理解这种独特分子的功能，研究人员检查了蛋白质每端的解卷区域。计算机程序预测这些区域本质上是无序的低复杂性域，这意味着它们缺少一个稳定的结构。

“虽然这种配置卷曲的线圈在每端具有固有的无序结构域 - 通常类似于IF蛋白，但新的原肌球蛋白与细胞中的IF不同，”Montell解释说。“尽管如此，我们还是想知道这种非典型蛋白质是否具有细丝制作能力或能够执行类似IF的功能。”

达拉斯德克萨斯大学西南医学中心的同事Masato Kato在试管中生产了这种蛋白质。然后，他改变了pH和盐浓度等条件 - 适用于不同种类的IF蛋白。他发现了来自苍蝇的非典型原肌球蛋白形成13至16纳米宽的细丝的条件，这些细丝以前从未被描述过。

“尽管序列不同，我们发现这种蛋白质和IF蛋白质在生物化学行为方面存在各种相似之处，”Montell说。“因为我们的蛋白质似乎与IF有一些共同的特性，它可能是长期存在的问题的答案，即如果没有实际的IF蛋白质，苍蝇如何生存。但是，就像任何激动人心的发现一样，它也会引发更多的问题。”