蛋白紐結(jié)結(jié)構(gòu)的新進(jìn)化意義
在蛋白質(zhì)中,很少出現(xiàn)紐結(jié)或活結(jié)結(jié)構(gòu),如果出現(xiàn)那是一件非常有趣的事,其中,紐結(jié)是蛋白質(zhì)鏈與環(huán)不同程度地糾纏在一起,活結(jié)是蛋白質(zhì)環(huán)與另一段蛋白質(zhì)鏈結(jié)合在一起,與鞋帶弓類似。這些結(jié)構(gòu)都是蛋白質(zhì)經(jīng)過折疊形成的,蛋白質(zhì)也只有經(jīng)過折疊才會具有功能,所謂的折疊就是具特定氨基酸序列的多肽鏈形成三維結(jié)構(gòu)的過程,其中三維結(jié)構(gòu)即蛋白質(zhì)天然狀態(tài)。
從本質(zhì)上來說,蛋白質(zhì)紐結(jié)比不紐結(jié)蛋白質(zhì)更難于折疊形成,這正是吸引科學(xué)家的地方。蛋白質(zhì)不僅要避免積極陷阱,也要避免拓?fù)湔系K,如果一個氨基酸鏈花太多時間尋找自己的天然狀態(tài),或者被陷入錯誤折疊或部分不折疊狀態(tài),結(jié)果可能形成一個無用的蛋白質(zhì),或形成一個通過損傷蛋白質(zhì)聚集引發(fā)神經(jīng)退行性疾病的蛋白質(zhì)。
從進(jìn)化角度來說,蛋白質(zhì)打結(jié)似乎不太可能出現(xiàn),但事實上它出現(xiàn)了??茖W(xué)家對74223個提交至蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)銀行的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢查和分析,以便了解它們的紐結(jié)位置與形成,結(jié)果發(fā)現(xiàn),蛋白質(zhì)紐結(jié)和活結(jié)通常高度保守,而不是被廢棄在進(jìn)化過程中,而且高度保守紐結(jié)和滑結(jié)位置的特點就是鏈中有彈性"鉸鏈"位點,這可能是更有效折疊的必要特性。這表明,盡管它們折疊效率降低,但是不知怎的,打結(jié)對于蛋白質(zhì)功能是有利的,也是重要的;紐結(jié)和活結(jié)可能有助于蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性,正如在幾個形成跨膜通道蛋白家族觀察到的相似活結(jié)環(huán)那樣,活結(jié)好象捆扎了幾個跨膜結(jié)構(gòu)來提供穩(wěn)定性,形成穿透細(xì)胞膜所必需的通道。這一研究結(jié)果發(fā)表在zui近的PNAS上。
我們對蛋白質(zhì)折疊及其過程知之甚少,折疊過程如何反復(fù)形成所要求的結(jié)構(gòu),紐結(jié)蛋白或罕見的活結(jié)蛋白是如何實現(xiàn)的,它們都是需要深入研究的問題。
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