來自美國的科學(xué)家們采用先進(jìn)的成像技術(shù)觀察了一種分子蛋白的折疊過程，這項(xiàng)新研究可能有助于醫(yī)學(xué)研究人員了解及治療諸如阿爾茨海默氏癥、肌萎縮性側(cè)索硬化癥以及癌癥等疾病。相關(guān)研究結(jié)果報(bào)道在近期的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

根據(jù)德克薩斯A&M大學(xué)生物化學(xué)家Hays Rye所說，新研究驗(yàn)證了一個(gè)科學(xué)家們早就知道其存在，但卻從來無法進(jìn)行觀測的一個(gè)過程。

Rye說：“這是朝著了解如何調(diào)節(jié)系統(tǒng)來預(yù)防諸如阿爾茨海默氏癥等疾病邁出的重要一步。我們需要了解細(xì)胞的折疊機(jī)器，以及在一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中它們彼此之間的相互作用機(jī)制?！?/SPAN>

在細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成過程，就是將珠子穿在一根繩子上一樣，將單個(gè)的氨基酸連接到一起。然而，線性氨基酸序列并不具有功能。它還必須像折紙結(jié)構(gòu)一樣，折疊成一種三維形狀，才能執(zhí)行它的功能。

Rye說，在過去的50多年里研究人員一直在試圖了解這一過程，然而由于大量的蛋白質(zhì)集中存在于同一環(huán)境中，使得在活細(xì)胞里解析這一過程變得極其復(fù)雜。得到折疊為好的“折紙”結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)更加的困難。

在細(xì)胞中，有一些稱作為分子伴侶（molecular chaperone）的特殊蛋白質(zhì)機(jī)器幫助了蛋白質(zhì)折疊。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)自身無法很好地折疊時(shí)，分子伴侶是如何幫助蛋白質(zhì)折疊的？對于研究人員而言這是一個(gè)老生常談的問題

Rye說：“分子伴侶就像小機(jī)器，它們具有杠桿、齒輪和動(dòng)力源，每隔數(shù)秒鐘驅(qū)動(dòng)一次蛋白質(zhì)折疊反應(yīng)?！?/SPAN>

許多對于生命至關(guān)重要的化學(xué)反應(yīng)，都取決于蛋白質(zhì)折疊為正確的三維形狀。如果蛋白質(zhì)無法正確折疊，化學(xué)反應(yīng)就無法完成。而如果這一化學(xué)反應(yīng)是至關(guān)重要的，由于它無法將食物轉(zhuǎn)換為構(gòu)建細(xì)胞中其他結(jié)構(gòu)所需的能量，細(xì)胞就會(huì)死亡。化學(xué)反應(yīng)是細(xì)胞裝配的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，而所有這些都取決于蛋白質(zhì)以正確的方式折疊。

當(dāng)一種蛋白質(zhì)無法折疊或是折疊出錯(cuò)時(shí)，它就會(huì)變成“聚集物”。在過去的20年里，研究人員一直將這種聚集過程與阿爾茨海默氏癥、肌萎縮性側(cè)索硬化癥、亨廷頓氏病等疾病的形成聯(lián)系到一起。有證據(jù)表明，糖尿病和癌癥也與蛋白質(zhì)折疊失常有關(guān)聯(lián)。

“分子伴侶的主要作用之一，就是阻止這些導(dǎo)致聚集物形成的蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊事件，不讓細(xì)胞受到錯(cuò)誤折疊或聚集的蛋白質(zhì)的毒害。

Rye研究小組將焦點(diǎn)放在一個(gè)重要的分子伴侶——HSP60上。

“它們被稱之為‘熱休克蛋白’（ heat shock protein，HSP），是因?yàn)楫?dāng)細(xì)胞受到熱壓力時(shí)，蛋白質(zhì)會(huì)變得不穩(wěn)定，開始分解及解折疊。細(xì)胞通過生成更多的這些分子伴侶來做出反應(yīng)，嘗試解決這一問題。

“這一特殊的分子伴侶可捕獲解折疊的蛋白，通過一種化學(xué)反應(yīng)結(jié)合解折疊蛋白，將它送入到一個(gè)‘小盒子’中重新折疊。然而這一折疊過程是如何完成的，一直以來是一個(gè)秘密。研究人員看到的證據(jù)證實(shí)發(fā)生了這一過程，然而卻沒有人看到過它的精確發(fā)生過程。

Rye和研究小組將研究目標(biāo)對準(zhǔn)了一個(gè)化學(xué)修飾突變體。隨后，利用低溫電子顯微鏡他們以極高的分辨率捕獲了這一過程成千上萬的圖像，并采用一種高度復(fù)雜的計(jì)算機(jī)算法校正了這些圖像。采用這種方法，研究小組看到了HSP60分子伴侶識(shí)別未折疊蛋白并與之結(jié)合，借助于一個(gè)輔助伴侶分子（co-chaperone）將一個(gè)蓋子加到盒子的頂部，將折疊中間體限制在盒子中，進(jìn)而完成蛋白質(zhì)折疊的整個(gè)過程。

Rye說：“通過了解這些機(jī)器的機(jī)制，我們希望能夠了解在需要時(shí)，例如針對患有一種蛋白質(zhì)折疊疾病的患者，如何開啟或是關(guān)閉它們?！?/SPAN>