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Nature:一个顶三个!发现单个酶足以完成泛素化过程!

2016/04/22 来源:生物谷
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导读
来自中国北京大学和美国普渡大学的研究人员鉴定出单个酶能够做三种酶做的工作,其中这三种酶是控制一种常见的细胞信号转导过程所必需的,而且这一过程正被人们作为治疗靶标进行研究。相关研究结果于2016年4月16日在线发表在Nature期刊上。


在一项新的研究中,来自中国北京大学和美国普渡大学的研究人员鉴定出单个酶能够做三种酶做的工作,其中这三种酶是控制一种常见的细胞信号转导过程所必需的,而且这一过程正被人们作为治疗靶标进行研究。相关研究结果于2016年4月16日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Ubiquitination independent of E1 and E2 enzymes by bacterial effectors”。

论文通信作者、普渡大学生物科学教授和普渡大学炎症、免疫学与传染病研究所研究员Zhao-Qing Luo说,这个被称作泛素化的信号转导过程在诸如免疫反应之类的众多重要细胞过程中发挥着至关重要的作用,其中泛素化过程经常被病原体劫持以便能够让感染在宿主内扩散。

Luo说,“这个信号转导过程是非常重要的,而且许多公司正在开发药物来来控制它并用它治疗疾病。这一发现颠覆现有的观点,这是因为我们之前仅仅知道三种分别被命名为E1、E2和E3的酶启动这一过程。如果一种酶完成同样的任务,那么它可能潜在地让治疗目标更加容易实现。然而,还需要开展更多的研究。”

在这项研究中,Luo及其研究团队研究了嗜肺军团菌(Legionella pneumophila),即导致军团菌病的细菌。

泛素化是一种告诉细胞管理它内部的蛋白的方法。给一个蛋白添加上被称作泛素的小分子蛋白就意味着让这种蛋白在细胞内遭受摧毁、重定位,或者它能够启动或关闭这种蛋白,从而能够触发或停止一种细胞过程。

他说,已证实致病性的病原体操纵或攻击这种泛素化过程,从而让免疫细胞失去攻击的能力,而能够逃避身体的防御机制。

他说,在之前观察到的所有泛素化过程中,这三种酶(E1, E2和E3)进行接力:一种激活泛素蛋白,一种将它转移到靶蛋白,一种将它附着到这种靶蛋白上。

Luo团队研究了嗜肺军团菌利用这种泛素过程让宿主细胞内质网中的蛋白失活,从而有利于细菌复制,而且鉴定出这种细菌用来完成这一任务的蛋白家族SidE。他们发现SidE蛋白家族中的每种蛋白能够独立地完成泛素化。

论文第一作者、普渡大学博士后研究员Jiazhang Qiu说,“这一发现是完全出人意料的。一种蛋白分子不仅独立地完成泛素化,而且它以一种完全不同的方式做到这一点。它真正地改变了我们曾认为我们了解这个重要过程的一切。”

Luo团队发现这种泛素化过程的另一个独特的方面在于使用一种被称作烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的分子作为能量源。他说,已观察到常见的细胞能量源三磷酸腺苷(ATP)用于所有其他的泛素化过程中,而且也曾被认为是这种过程必需的。

除了Luo和Qiu之外,这个研究团队还包括来自普渡大学的研究生Michael J. Sheedlo、化学助理教授Chittaranjan Das;来自北京大学的Kaiwen Yu和Xiaoyun Liu;来自美国西北太平洋国家实验室的Ernesto S. Nakayasu;之前是Luo团队的研究生如今在波士顿儿童医院就职的Yunhao Tan。

Luo说,“如果这个替代性的泛素过程也存在于人身上,那么可能能够开发经基因改造对泛素进行编辑的蛋白靶向和控制在很多疾病(包括感染)产生中发挥着至关重要作用的过程。如果是这种情形的话,那么这可能导致人们开发一种精确的方法来靶向治疗疾病。”

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