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蛋白質如何嵌入細胞膜中

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-09-24瀏覽次數:1869

生物體中幾乎三分之一的蛋白質牢牢地嵌入生物膜中 - 無論是在細胞的外膜上還是在細胞的內部區域的邊界上。在那里,這些膜蛋白執行重要任務,例如,作為通過膜運輸代謝物和營養物的分子通道或作為用于感測細胞環境的傳感器蛋白。

由巴塞爾蘇黎世聯邦理工學院生物系統科學與工程教授Daniel J. M ller領導的團隊現在研究膜蛋白如何進入膜。為此,他們使用了一種非常精確的方法,使他們能夠從膜中提取單個蛋白質或將它們沉積在膜上。這種被稱為單分子力譜的方法允許科學家以極其精確的方式將厚度僅為幾納米的計算機控制的懸臂引導到膜表面上的特定位置。分子粘附力導致位于那里的蛋白質粘附到懸臂上。

兩種輔助蛋白的作用

在細菌蛋白質的實驗中,研究人員能夠闡明兩種蛋白質,插入酶和轉座酶的作用,使膜蛋白可以嵌入膜中。插入酶是單一蛋白質,而轉座酶是由許多蛋白質組成的復合物。它們都確保孔隙在膜中打開。 “在插入酶的情況下,我們可以將孔想象成一個載玻片。膜蛋白最初作為非結構化肽鏈存在,從而將載玻片滑入膜中。在膜中,肽鏈具有三維功能形狀, “ETH米勒教授解釋道。 “一旦膜蛋白成功轉化為三維并嵌入膜中,

到目前為止,關于這些輔助蛋白如何工作的研究是不準確的,只使用短肽或僅在生物膜外。 “我們現在已經逐步觀察并描述了整個蛋白質如何嵌入膜中并呈現出三維形狀,”ETH教授穆勒研究小組的博士后研究員Tetiana Serdiuk說。

ETH研究人員還能夠展示插入酶和轉座酶如何協同作用:插入酶將肽鏈相對快速地插入到膜中。 “這意味著它們特別適合小蛋白質,”Müller說。另一方面,轉座酶將肽鏈逐片插入膜中,使其更適合更復雜的蛋白質。

對于藥物很重要

本研究是經典基礎研究的案例研究。鑒于膜蛋白在醫學中的重要性,這項研究尤為重要。 Müller強調:“大約一半的藥物作用于膜蛋白,我們需要了解這些膜蛋白是如何形成的以及它們是如何起作用的。”

此外,ETH科學家還進一步完善了單分子力譜用于其他應用:與國家分子系統工程研究中心(NCCR),Müller和其他科學家合作開發人工生物細胞。 “這種方法可用于定制生物膜和蛋白質,基本上是編程,”ETH教授說。 “這種人造細胞可以在一天內用作分子工廠,以工業規模生產藥物。”

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