Nature：改寫(xiě)教科書(shū)！挑戰(zhàn)細(xì)胞內(nèi)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)典理論

Nature：改寫(xiě)教科書(shū)！挑戰(zhàn)細(xì)胞內(nèi)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)經(jīng)典理論

2016年08月21日訊 當(dāng)人體的一切運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，這是因?yàn)榇罅啃潞铣傻牡鞍渍郫B成正確的結(jié)構(gòu)和在正確的時(shí)間被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞內(nèi)的正確位點(diǎn)上。相反地，很多人類疾病---比如癌癥和神經(jīng)退行性疾病---之所以會(huì)發(fā)生是因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程的某些方面發(fā)生差錯(cuò)。

理解觸發(fā)這個(gè)過(guò)程的機(jī)制在設(shè)計(jì)越來(lái)越有效的藥物和療法用于治療這些疾病中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。如今，在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員在對(duì)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的眾多基本機(jī)制中的一種機(jī)制獲得新的深入認(rèn)識(shí)后，有望改寫(xiě)教科書(shū)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年8月11日那期Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Cotranslational signal-independent SRP preloading during membrane targeting”。

當(dāng)mRNA運(yùn)送指令和命令到核糖體上時(shí)，蛋白的旅程就開(kāi)始了。核糖體讀取編碼在mRNA上的信息---mRNA本身就是通過(guò)轉(zhuǎn)錄人DNA中的基因而產(chǎn)生的---和產(chǎn)生特定的蛋白。下一步就是事情變得有趣的地方。

二十世紀(jì)七十年代早期的研究已揭示出很多新合成的蛋白的第一部分是讓核糖體將這種新生蛋白送到另一個(gè)被稱作內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的信號(hào)肽。這一關(guān)鍵的認(rèn)識(shí)是被評(píng)為1999年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的基礎(chǔ)。一種“信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particle, SPR）”附著到這種信號(hào)肽上，從而協(xié)助護(hù)送它到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；SPR也會(huì)暫時(shí)地阻止蛋白產(chǎn)生，一旦它到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)時(shí)，核糖體就會(huì)反彈回去，而SPR會(huì)繼續(xù)向前移動(dòng)。

論文通信作者、斯坦福大學(xué)生物學(xué)教授和遺傳學(xué)教授Judith Frydman說(shuō)，“我們的數(shù)據(jù)支持SPR發(fā)揮的作用，但是我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不支持這種蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)模型（即經(jīng)典模型）。這就是這項(xiàng)研究如此迷人的地方。我們發(fā)現(xiàn)SPR事實(shí)上通過(guò)一種非常不同的和完全意料之外的機(jī)制發(fā)揮作用。”

利用允許在比之前更高的分辨率下觀察這種機(jī)制的現(xiàn)代技術(shù)和儀器，F(xiàn)rydman和她的同事們發(fā)現(xiàn)在開(kāi)始產(chǎn)生蛋白之前，mRNA事實(shí)上含有少量被SRP識(shí)別的信息，而且SPR事實(shí)上在蛋白出現(xiàn)之前就在核糖體的排出位點(diǎn)（exit site）上等待著。

研究人員也發(fā)現(xiàn)并不像之前所認(rèn)為的那樣，SPR一點(diǎn)也不能夠阻止蛋白產(chǎn)生。

Frydman說(shuō)，這兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是非常重要的和有趣的，這是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)合成的蛋白何時(shí)和如何到達(dá)細(xì)胞膜會(huì)產(chǎn)生可怕的后果。

Frydman說(shuō)，非常重要的過(guò)程依賴于蛋白精確地到達(dá)目標(biāo)位點(diǎn)，和細(xì)胞需要忠實(shí)地分泌蛋白。如果一種特定的蛋白停留在細(xì)胞質(zhì)中，那么它可能聚集在一起，導(dǎo)致健康功能的喪失或者意外獲得不健康的功能。這些功能的獲得或丟失是囊性纖維化、癌癥和阿爾茨海默病等很多疾病的典型特征。

Frydman說(shuō)，“很多在治療上比較重要的蛋白在很大程度上能夠通過(guò)將它們靶向這種分泌途徑而加以制造。但是它們目前也是依賴這種經(jīng)典模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的。更好地理解這個(gè)過(guò)程可能真正地改善設(shè)計(jì)新藥物的過(guò)程?！?/p>

因研究并闡明細(xì)胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制-“沒(méi)有囊泡運(yùn)輸?shù)木_組織，細(xì)胞將陷入混亂狀態(tài)”，詹姆斯等三位科學(xué)家

A、胰島素屬于分泌蛋白，是在細(xì)胞內(nèi)合成分泌到細(xì)胞外發(fā)揮作用的一類蛋白質(zhì)，其首先在核糖體上合成多肽鏈，然后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的網(wǎng)腔進(jìn)行加工，如折疊、組裝、加上一些糖基團(tuán)等，成為比較成熟的蛋白質(zhì)．接著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的網(wǎng)腔膨大、出芽形成具有膜包被的囊泡，包裹著蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到高爾基體，把蛋白質(zhì)輸送到高爾基體腔內(nèi)，做進(jìn)一步的加工．最后高爾基體膜突起形成囊泡，把蛋白質(zhì)包裹在囊泡里，運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜，通過(guò)囊泡與細(xì)胞膜融合，把蛋白質(zhì)釋放到細(xì)胞外即內(nèi)環(huán)境中，A正確；
B、抗體也屬于分泌蛋白，同一種抗體在合成時(shí)，由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及高爾基體形成的囊泡中包裹形成的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，B正確；
C、由題干信息可知囊泡運(yùn)輸是一個(gè)精確組織的過(guò)程，物質(zhì)被封裝在囊泡中，會(huì)在正確的時(shí)間被準(zhǔn)確的運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外特定的位置，其前提是囊泡和靶膜必須能進(jìn)行特異性的識(shí)別與結(jié)合，C正確；
D、胞吞時(shí)，細(xì)胞膜會(huì)形成囊泡向細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸物質(zhì)，所以能形成囊泡的細(xì)胞結(jié)構(gòu)有細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，而胞吐時(shí)能形成囊泡的結(jié)構(gòu)是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，D錯(cuò)誤．
故選：D．

一項(xiàng)來(lái)自康奈爾大學(xué)的研究揭示了體內(nèi)蛋白分選轉(zhuǎn)運(yùn)裝置的作用機(jī)制，即為了將細(xì)胞內(nèi)的廢物清除，細(xì)胞膜塑形

A、細(xì)胞膜塑形蛋白在細(xì)胞的核糖體內(nèi)合成，合成所需要的能量由線粒體或細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)提供，而葉綠體形成的ATP只能用于暗反應(yīng)，A錯(cuò)誤；
B、根據(jù)分泌蛋白形成過(guò)程等知識(shí)，可判斷囊泡（分子垃圾袋）由生物膜構(gòu)成，主要由磷脂和蛋白質(zhì)構(gòu)成，具有生物膜流動(dòng)性的特點(diǎn)，B正確；
C、溶酶體中水解酶可以水解細(xì)胞中衰老損傷的細(xì)胞器等，可以作為“回收利用工廠”，蛋白質(zhì)水解的產(chǎn)物為氨基酸，故“組件”是氨基酸，不可能為核苷酸，C錯(cuò)誤；
D、中心體沒(méi)有生物膜結(jié)構(gòu)，故無(wú)法形成囊泡，D錯(cuò)誤．
故選：B．

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