升恭 科技日報記者 王春
近日，華東理工大學生物工程學院全舒教授團隊聯合清華大學薛毅教授團隊與國家蛋白質科學研究（上海）設施吳斌博士，在分子伴侶蛋白的作用機制解析方面取得了重要進展。相關成果以“ATP非依賴型分子伴侶Spy的底物釋放機制研究”為題發表在《自然-通訊》上，首次從動力學與結構層面對分子伴侶Spy的底物釋放作用機制進行了解析。
蛋白質錯誤折疊與聚集沉淀與人類的多種疾病密切相關。分子伴侶是幫助蛋白正確折疊、抑制蛋白聚集沉淀、介導錯誤折疊蛋白降解的重要因子，掌握分子伴侶的作用機制，對于以分子伴侶為基礎的新型疾病治療手段的開發與優化具有至關重要的作用。
分子伴侶Spy是一種較為原始的折疊型分子伴侶。全舒教授于2011年首次確立了Spy的分子伴侶功能并解析了其晶體結構，又在2014年以Spy為研究對象闡明了分子伴侶的結構靈活性與分子伴侶活性的相關性。隨后，全舒團隊在2020年與2021年又分別對Spy的抗聚集沉淀機制與生理底物進行了解析與鑒定。但至今為止，人們仍不清楚分子伴侶Spy如何不消耗能量而釋放底物蛋白。
研究人員結合生物膜層反射光干涉、核磁共振及分子動力學模擬等手段研究發現，分子伴侶Spy的N末端無序區域（1-28位氨基酸殘基區域）能夠動態性地同Spy的底物結合表面進行分子內相互作用，這會造成與底物蛋白的競爭，從而促進底物蛋白從Spy表面釋放。此項工作不但拓展了分子伴侶內在無序區域的功能，也回答了困惑領域內多年的ATP非依賴型分子伴侶如何不借助外界能量輸入和明顯構象變化而完成工作循環的問題。同時，Spy特殊的底物釋放分子機制也將為合成生物學中的人工分子伴侶元件的設計與開發提供重要理論參考。
此項研究獲得國家自然科學基金委、北京市結構生物學高精尖創新中心和清華-北大生命科學聯合中心、上海市細胞代謝光遺傳學技術前沿科學研究基地的經費支持。
標簽： 分子伴侶蛋白
