3月26日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈爾濱獸醫(yī)研究所基礎(chǔ)免疫創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)賈洪林課題組同日本東京大學(xué)水島升(Noboru Mizushima)教授以及京都大學(xué)、長(zhǎng)崎大學(xué)等的研究者合作,在原蟲中發(fā)現(xiàn)了一種類泛素化系統(tǒng)的進(jìn)化現(xiàn)象。該研究進(jìn)一步加深了對(duì)泛素和類泛素蛋白與底物共價(jià)結(jié)合的生物學(xué)意義的理解。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然結(jié)構(gòu)與分子生物學(xué)(Nature Structural & Molecular Biology)》上。
泛素和類泛素蛋白是一種小分子蛋白,參與多種多樣的細(xì)胞生物學(xué)過程,包括蛋白酶體途徑和自噬途徑的蛋白降解,動(dòng)植物機(jī)體的免疫應(yīng)答,動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)的DNA修復(fù)以及信號(hào)傳導(dǎo)等。這些小分子蛋白通過異肽鍵共價(jià)結(jié)合到底物分子上,從而對(duì)底物分子進(jìn)行修飾。
類泛素蛋白和底物共價(jià)偶聯(lián)過程中都需要消耗三磷酸腺苷(ATP)并且依賴于泛素激活酶、泛素偶聯(lián)酶以及泛素連接酶的作用。目前普遍認(rèn)為,這樣的共價(jià)結(jié)合機(jī)制使得類泛素蛋白不需要和各種不同底物間形成相互作用面,從而有利于類泛素蛋白和多種底物牢固的結(jié)合。但是,如果類泛素蛋白只有一種底物的時(shí)候,就沒有必要利用這種消耗能量的共價(jià)結(jié)合機(jī)制進(jìn)行結(jié)合。
科研人員在原蟲和酵母中發(fā)現(xiàn)了這一理論的直接證據(jù)。在弓形蟲和瘧原蟲中,類泛素蛋白ATG12和ATG5以非共價(jià)鍵的形式結(jié)合,但是仍然具有促進(jìn)自噬相關(guān)蛋白ATG8酯化的活性。一些酵母(例如Komagataella phaffii)的ATG12和ATG5也存在類似的非共價(jià)結(jié)合。該研究發(fā)現(xiàn)了類泛素蛋白共價(jià)結(jié)合向非共價(jià)結(jié)合作用的進(jìn)化方式的直接證據(jù),為理解類泛素蛋白分子作用機(jī)制提供了新的依據(jù)。
原文鏈接:https://rdcu.be/bsQRF