無論是在原始生物或是多細胞細胞中幾乎所有的蛋白質都必須按照特異地方式折疊形成相應的空間構象才能正常發揮功能。其中，很多蛋白質都需要分子伴侶素（chaperonin））的協助從而進行正確的折疊。過去的研究表明蛋白質錯誤折疊是導致某些惡性腫瘤及阿爾茨海默和亨廷頓病等神經變性疾病發生的重要原因。揭示蛋白質折疊的生物學機制有助于科學家們找到防治某些疾病的有效策略。然而到目前為止研究者們還無法*解答蛋白質折疊之謎。

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近期來自美國能源部（DOE）勞倫斯伯克力國家實驗室的研究人員利用*光源（ALS）超亮X-射線束確定了調控蛋白質正確折疊的重要蛋白質復合物chaperonin中的一個關鍵性控制元件的晶體結構。這一研究發現對于深入了解蛋白質正常折疊的重要生物學結構基礎具有重要的意義。
該研究的負責人、伯克力實驗室物理生命科學部門生物工程師、X-射線晶體學領域Paul Adams 說：“我們鑒別了II 型chaperonin中的一個我們稱之為核苷酸-傳感環（nucleotide-sensing loop）的區域，發現其中存在著ATP分子推動了chaperonin折疊運動。盡管一直以來我們都知道ATP水解對促進蛋白折疊起重要作用，然而此前并不清楚ATP活性時如何被感知和傳送的。”

分子伴侶（chaperone）是一類可以協助細胞中蛋白質正確折疊的分子機器，其中的多聚體分子伴侶素（chaperonin）對許多重要的結構和調節蛋白的折疊起協助作用。目前存在有兩種類型的chaperonins，I型存在于原核生物，II型存在于真核生物。這兩類chaperonins在基礎結構上顯示出進化保守性，然而在功能機制上卻存在顯著差異。
Adams 說：“通過獲得高度分辨率的晶體結構，我們可以詳細研究核苷酸狀態改變對于II型chaperonins的ATP結合和水解作用的影響。從這些結構中我們看到核苷酸-傳感環對ATP結合位點改變起監控作用，并將這一信息傳送至整個chaperonin。進一步的功能分析結果表明核苷酸-傳感環利用這一信息調控了ATP的結合和水解速度，進而調控了蛋白質折疊反應時間。”

Adams 說：“過去的研究證實錯誤的蛋白質折疊與病理狀態有著密切的。由于ATP水解是蛋白質折疊的必需條件，通過操縱某個chaperonin中的核苷酸-傳感環將可以減慢或加速蛋白質折疊活性。”
在此項研究中，Adams和同事們解析的是古生菌（archaeon）的一種chaperonin蛋白質。研究人員表示在后續的研究中，他們將進一步研究人類的chaperonin蛋白TRiC。

“我們認為chaperonins應該已進化到了通過特定底物發揮作用，并在不同生物中導致蛋白質折疊速度巨大差異的程度。鑒別與ATP水解相關改變的結構及生物化學基礎，將為我們揭開每種chaperonin的蛋白質折疊復雜之謎提供重要的見解。”
 

來源：生物通