《Cell Reports》:科學家伉儷發現調節發育的新型蛋白質作用
日期:2014-04-28 15:37:49
2013年5月,約翰霍普金斯大學的科學家在《Developmental Cell》的一項研究中報道稱,他們發現了一種稱為Botch的蛋白,在決定干細胞是否分化為構成腦的細胞以及無數的其他組織中發揮著重要的調控作用,并表明Botch在高爾基體內與Notch蛋白發生了互作。為了Notch能在發育中發揮作用,該蛋白的未成熟版本需要進行裂解以確保這一蛋白發生重排。Botch似乎阻止了這一關鍵性修飾的發生,減少了可有效發揮作用的成熟Notch蛋白的量。
最近,該研究小組報道稱,他們已經查明了Botch蛋白如何阻斷Notch信號蛋白,相關研究結于2014年4月24日在《Cell Reports》在線發表。科學家們預期這項工作將使我們更好地理解“單一蛋白Notch如何指導大腦和腎臟等器官健康發育所必需的行為”。
該研究小組稱,他們的實驗結果表明,Botch利用一種從未見過的機制,將一個甘氨酸化學基團替代為另一個可物理性阻斷furin酶活性的化學基團。約翰霍普金斯大學醫學院細胞工程研究所的神經科學教授Valina Dawson博士稱:“我們知道,Botch能夠調控Notch,現在我們知道它有自己的新方式來完成這一切。令人驚訝的是,Botch并不會帶走通常的酶促機制工具包。”
事實上,Notch是一個四蛋白家族,在小鼠和人中具有完全相同的性能和活性。Dawson稱,這些蛋白位于細胞周圍的細胞膜中,在那里它們充當受體的作用,通過在細胞內開啟一個信號連鎖反應,響應細胞外的特定信號。Dawson說:“Notch負責很多事情,從獲得干細胞,到發育成不同的器官,到幫助產生紅血細胞。最大的問題是,一個看似簡單的信號系統如何能夠具有如此不同的效果。”
由Dawson和她丈夫兼合作者Ted Dawson博士帶領的研究小組,在尋找能夠保護大腦免受傷害的蛋白質時,發現了Botch。由于它是一個新發現的蛋白質,他們通過尋找可能與其發生相互作用的其他蛋白質,探尋Botch如何發揮作用的答案,并最終發現了Notch。
自Notch從細胞的蛋白制造中心出現,到它能夠在細胞膜內發揮作用之前,會發生幾件事情。其中一件是在蛋白質的一個特定部位添加化學基團甘氨酸。之后,一個稱為furin(弗林蛋白酶)的酶可在靠近甘氨酸的部位切斷Notch。Botch將甘氨酸從furin的切割點上移除。Valina Dawson稱,更令人驚訝的是,Botch然后能用另外一個化學基團取代甘氨酸,而這個化學基團能夠阻止furin到達切割點。Dawson稱:“研究人員看慣了酶通過共同機制改變其他蛋白質的功能,如添加或減去一個磷酸基團。但是Botch使用一種以前從來沒有報道過的策略:它砍掉甘氨酸,增加了一個稱為5-oxy-proline的化學結構。”
Dawson指出,現在科學家們知道要尋找什么,將來他們也許能夠識別其他利用相同伎倆的酶,Botch本身可能就具有其他的靶蛋白。了解Botch如何作用于Notch,可能有助于科學家們理解發育的生物化學過程。對Botch靶向的甘氨酸附近的Notch區域突變相關的一些白血病的治療,也具有一定的影響。
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