細胞內蛋白質摺疊研究取得進展

蛋白質發揮功能的「原位」環境是細胞，因此在細胞內開展蛋白質的結構和動力學研究對蛋白質功能的解析至關重要。細胞內大分子的濃度可以達到300-450g/L，擁擠的細胞環境可能會影響蛋白質的摺疊，進而影響其功能。但是細胞環境如何影響蛋白質摺疊過程目前並不很清晰。

近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員姚禮山帶領的蛋白質設計研究組在細胞內蛋白質摺疊研究方面取得新進展。該研究以IgG結合蛋白質GB3的兩個突變體MutX 和 MutY為研究體系，採用核磁共振技術，對其在細胞內的摺疊態與解摺疊態之間的構象交換進行了表徵。結果表明，蛋白在細胞內和緩衝溶液中的摺疊和解摺疊的動力學過程有較大差異，摺疊態、解摺疊態和過渡態的相對自由能受到了細胞環境的影響。進一步研究表明，這一影響主要來自於細胞內的五級作用力，但這種作用力不足以改變蛋白質的摺疊態和解摺疊態的構象。該研究結果也表明，離體條件下的蛋白質功能研究需要在細胞環境中進行獨立驗證。相關研究已發表於《美國化學會志》雜誌上（JACS 2019, DOI: 10.1021/jacs.9b04435）。

該研究得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、山東省自然科學基金和山東省泰山學者項目的支持。

GB3突變體MutX和MutY在細胞內和水溶液的摺疊與解摺疊構象交換動力學的比較

GB3突變體MutX和MutY在不同條件下的自由能圖

來源：中國科學院青島生物能源與過程研究所

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