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蛋白质如何嵌入细胞膜中

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2019-09-24浏览次数:1869

生物体中几乎三分之一的蛋白质牢牢地嵌入生物膜中 - 无论是在细胞的外膜上还是在细胞的内部区域的边界上。在那里,这些膜蛋白执行重要任务,例如,作为通过膜运输代谢物和营养物的分子通道或作为用于感测细胞环境的传感器蛋白。

由巴塞尔苏黎世联邦理工学院生物系统科学与工程教授Daniel J. M ller领导的团队现在研究膜蛋白如何进入膜。为此,他们使用了一种非常精确的方法,使他们能够从膜中提取单个蛋白质或将它们沉积在膜上。这种被称为单分子力谱的方法允许科学家以极其精确的方式将厚度仅为几纳米的计算机控制的悬臂引导到膜表面上的特定位置。分子粘附力导致位于那里的蛋白质粘附到悬臂上。

两种辅助蛋白的作用

在细菌蛋白质的实验中,研究人员能够阐明两种蛋白质,插入酶和转座酶的作用,使膜蛋白可以嵌入膜中。插入酶是单一蛋白质,而转座酶是由许多蛋白质组成的复合物。它们都确保孔隙在膜中打开。 “在插入酶的情况下,我们可以将孔想象成一个载玻片。膜蛋白最初作为非结构化肽链存在,从而将载玻片滑入膜中。在膜中,肽链具有三维功能形状, “ETH米勒教授解释道。 “一旦膜蛋白成功转化为三维并嵌入膜中,

到目前为止,关于这些辅助蛋白如何工作的研究是不准确的,只使用短肽或仅在生物膜外。 “我们现在已经逐步观察并描述了整个蛋白质如何嵌入膜中并呈现出三维形状,”ETH教授穆勒研究小组的博士后研究员Tetiana Serdiuk说。

ETH研究人员还能够展示插入酶和转座酶如何协同作用:插入酶将肽链相对快速地插入到膜中。 “这意味着它们特别适合小蛋白质,”Müller说。另一方面,转座酶将肽链逐片插入膜中,使其更适合更复杂的蛋白质。

对于药物很重要

本研究是经典基础研究的案例研究。鉴于膜蛋白在医学中的重要性,这项研究尤为重要。 Müller强调:“大约一半的药物作用于膜蛋白,我们需要了解这些膜蛋白是如何形成的以及它们是如何起作用的。”

此外,ETH科学家还进一步完善了单分子力谱用于其他应用:与国家分子系统工程研究中心(NCCR),Müller和其他科学家合作开发人工生物细胞。 “这种方法可用于定制生物膜和蛋白质,基本上是编程,”ETH教授说。 “这种人造细胞可以在一天内用作分子工厂,以工业规模生产药物。”