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在一項新的研究中，來自德國凱澤斯勞滕大學(xué)、以色列魏茨曼科學(xué)研究所和瑞士巴塞爾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)新合成的蛋白到達(dá)細(xì)胞中各自靶區(qū)室的一種新機(jī)制。旨在運(yùn)送到線粒體中的蛋白并不會被直接運(yùn)送到線粒體中，而是先被引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面上，在那里，它們沿著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面“沖浪”。這種機(jī)制讓新合成的蛋白保持運(yùn)送能力，并且可能阻止它們聚集在一起。蛋白聚集可能是導(dǎo)致阿爾茨海默病和帕金森病等人類疾病的關(guān)鍵問題。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年9月14日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“An ER surface retrieval pathway safeguards the import of mitochondrial membrane proteins in yeast”。論文通信作者為凱澤斯勞滕大學(xué)線粒體生物學(xué)專家Johannes Herrmann教授和魏茨曼科學(xué)研究所的Maya Schuldiner。
作為產(chǎn)生大多數(shù)細(xì)胞能量的區(qū)室，線粒體（即細(xì)胞的能量工廠）含有促進(jìn)蛋白攝取的表面受體。Herrmann解釋道，“但是迄今為止，我們并不知道這些蛋白在到達(dá)線粒體表面之前會遇到什么。人們只是假設(shè)新和成的蛋白被直接靶向運(yùn)動到它們的靶區(qū)室中。”
Herrmann團(tuán)隊與Schuldiner密切合作，觀察到線粒體蛋白初被靶向引導(dǎo)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面上。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是一種細(xì)胞內(nèi)室，起著將蛋白運(yùn)送到各種細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的中央分選站的作用。
論文作者、Herrmann實驗室博士生Katja Hansen解釋道，這種新的輸入途徑被稱作ER-SURF，“這是因為蛋白基本上沿著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面沖浪”。Hansen通過遺傳篩選鑒定出在細(xì)胞內(nèi)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)中起著重要作用的新組分。她解釋道，“我們能夠鑒定出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白在運(yùn)送蛋白到線粒體表面上起著至關(guān)重要的作用。”
內(nèi)質(zhì)網(wǎng)起著緩沖系統(tǒng)的作用。Herrmann解釋道，“新合成的蛋白質(zhì)通常易于錯誤折疊和聚集。它們被結(jié)合到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面上并被儲存在那里，直到它們被傳遞到線粒體上。因此，ER-SURF將蛋白維持在一種保持運(yùn)送能力的構(gòu)象中，并阻止它們聚集。這樣的蛋白聚集物對細(xì)胞是有害的，并被認(rèn)為是許多疾病發(fā)展的基礎(chǔ)。”
Herrmann的團(tuán)隊如今將試圖揭示他們的ER-SURF機(jī)制在人類疾病中的相關(guān)性。Herrmann說，“特別是阿爾茨海默病或帕金森病等神經(jīng)退行性疾病是由堆積的蛋白聚集物引起的。”如果能夠更好地理解導(dǎo)致這些聚集物形成的機(jī)制，那么我們可能能夠鑒定出治療和治愈這些疾病的策略。
還需開展進(jìn)一步的研究來揭ER-SURF是否也在將蛋白質(zhì)靶向到其他的細(xì)胞區(qū)室中起著重要的作用。（生物谷）
參考資料：
Katja G. Hansen1,*, Naama Aviram2,*,†, Janina Laborenz et al. An ER surface retrieval pathway safeguards the import of mitochondrial membrane proteins in yeast. Science, 14 Sep 2018, 361(6407):1118-1122, doi:10.1126/science.aar8174.
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