邹承鲁先生与中国蛋白质折叠研究

<正>邹承鲁先生是近代中国生物化学的奠基人之一，一生致力于蛋白质结构与功能关系的研究，在细胞色素与呼吸链酶系、人工合成胰岛素、酶活性不可逆抑制动力学、酶活性部位的柔性以及蛋白质折叠和分子伴侣等不同领域都做出了重大贡献。1964年我从中国科学技术大学生物物理系毕业，被分配到中国科学院生物物理研究所。后有幸在邹先生实验室工作近20年，在邹先生的指导和帮助下，对胰岛素A、B链相互作用、蛋白质折叠以及帮助蛋白质折叠的分子伴侣和折叠酶开展了一些研究工作。     

分子伴侣及其在蛋白质折叠中的作用研究进展

蛋白质折叠是一个复杂的、动态的过程,蛋白质的折叠不是自发的,需要其他物质的帮助.了解分子伴侣在蛋白质折叠过程中的的作用,有助于进一步研究蛋白质折叠机制.本文介绍了分子伴侣及其分类,重点综述了各类分子伴侣在蛋白质折叠中的机制,并提出了研究分子伴侣在蛋白质折叠中的作用的重要意义.     

硫矿硫化叶菌P2分子伴侣基因的克隆表达及其性质

[目的]研究重组表达的硫矿硫化叶菌P2分子伴侣β亚基体外同源聚合体的结构和生化功能.[方法]利用PCR技术从硫矿硫化叶菌P2的基因组DNA中克隆得到分子伴侣β亚基的基因,将该基因克隆到表达载体pET-21a( )上并在大肠杆菌BL21(DE3)中实现了表达.对纯化后的β亚基单体进行体外聚合,利用透射电镜观察β分子伴侣的结构,并对其促蛋白折叠性质进行了研究.[结果]硫矿硫化叶菌P2分子伴侣β亚基基因在大肠杆菌BL21中实现了高效表达,纯化后的分子伴侣β亚基单体在ATP和Mg2 存在的条件下可自组装形成分子伴侣聚合体.透射电镜观察表明:该β分子伴侣具有Ⅱ型分子伴侣典型的双层面包圈结构,每个环由8个亚基构成.该β分子伴侣具有ATPase活性,最适反应温度为80℃;它不仅能够促进变性的绿色荧光蛋白(GFP)重新折叠,而且还能有效的提高木聚糖酶的热稳定性.[结论]本文根据P2基因组序列分析预测的分子伴侣基因设计引物,克隆表达了硫矿硫化叶菌P2分子伴侣的β亚基,纯化后对其进行体外聚合,透射电镜观察表明该聚合体具有Ⅱ型分子伴侣的经典结构,功能分析表明该β分子伴侣能够在体外促进异源蛋白质的折叠、提高其它酶分子的热稳定性.这为进一步深入研究嗜热古菌耐热抗逆的分子机制,奠定了良好的基础.     

保守GTP酶ObgE的分子伴侣活性研究

分子伴侣(molecular chaperone)能够帮助新生多肽链或错误折叠的蛋白质形成天然构象,但本身又不是成熟蛋白质的组成成分。蛋白质需要分子伴侣的帮助,才能够从核糖体合成的新生肽链折叠成有生物活性的大分子。E.coli的ObgE蛋白是保守的GTP酶,ObgE蛋白参与信号转导、蛋白运输和细胞周期调控,并与E.coli在氨基酸饥饿下的应激反应有关。本实验通过分子克隆,将E.coli ObgE蛋白的基因克隆到表达载体pET-28a中,转化到E.coli BL21进行蛋白表达纯化。纯化后的ObgE蛋白通过柠檬酸合成酶变复性实验、α-葡萄糖苷酶变复性实验、牛碳酸酐酶变复性实验,检测ObgE蛋白的分子伴侣活性,发现ObgE具有一定的分子伴侣活性,为该蛋白的研究应用奠定了基础。     

真核细胞中的铜转运系统

近年来,铜的分子生物学研究取得了很大进展[1]。铜分子伴侣就是一类新发现的物质,它们在真核细胞铜和铁转运系统中发挥了重要作用,同时也具有内稳态因子的功能[2]。分子伴侣的名称最初是由Ｌａｓｋｅｙ等于1978年提出的。1987年,Ｅｌｌｉｓ将凡是能够促进蛋白质折叠和组装,而自身不是折叠或组装产物一部分的一类蛋白质统称为分子伴侣[3]。金属的分子伴侣是近几年的研究成果,但指的是胞质内帮助金属离子运输进入细胞并达到其最终受体(通常是一些酶,如细胞色素Ｃ氧化酶等)而自身又不参与受体组装的蛋白质,它们起到了胞内金属离子转运体(ｔｒａ…     

分子伴侣与病毒糖蛋白

分子伴侣(molecular chaperone)的概念由Lasky于1978年首先提出[1],真核细胞内质网中的分子伴侣是由多种蛋白质组成,它们可以介导新合成蛋白质的正确折叠与装配,并在真核生物的细胞中广泛存在.     

蛋白质跨膜运送研究的新进展

本文对(1)分泌蛋白质、线粒体蛋白质跨膜运送的新进展,(2)蛋白质跨膜运送过程中的解折叠、重折叠与分子伴侣以及(3)蛋白质跨膜运送的机理研究概况作了扼要的介绍。     

分子伴侣的多重功能

分子伴侣(molecular chaperone)在原核生物和真核生物的细胞中广泛存在.分子伴侣可稳定未折叠或部分折叠的多肽,并防止不适当的多肽链内或链间相互作用;有些分子伴侣也可与天然构象的蛋白质相互作用以促使寡聚态蛋白质发生结构重排.基于分子伴侣能识别并调节细胞内多肽的折叠,因此它们还具有介导线粒体蛋白跨膜转运,调控信息传导通路和转录、复制,以及参与微管形成与修复等功能.     

第六届全国酶学学术讨论会在北京延庆举行

由中国生物化学与分子生物学会酶学专业委员会、中国科学院生物物理研究所和清华大学生物科学与技术系主办的第六届全国酶学学术讨论会于 2 0 0 2年 5月 15 - 17日在北京延庆举行 .本次会议是我国酶学领域在新世纪首次召开的全国性学术研讨会 ,该领域的著名专家、学者与会议代表 130余人欢聚一堂 ,相互交流酶学的最新研究成果及研究方法与技术 ,共同探讨新世纪我国酶学研究领域的发展方向与应用前景 .中国生物化学与分子生物学会理事长、上届酶学专业组长许根俊院士主持了 15日上午的开幕式并作了开场报告 ,中国科学院生物物理研究所王志珍…     

分子伴侣与病毒糖蛋白

分子伴侣 (ｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｈａｐｅｒｏｎｅ)的概念由Ｌａｓｋｙ于 1978年首先提出[1] ,真核细胞内质网中的分子伴侣是由多种蛋白质组成 ,它们可以介导新合成蛋白质的正确折叠与装配 ,并在真核生物的细胞中广泛存在。细胞内蛋白质的折叠是一个复杂的、易于出错的过程 ,细胞内质量控制系统 (ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓ ｔｅｍ)等机制能确保新合成的蛋白在适当位置折叠以获得正确的结构。内质网中新合成可溶性的膜连接蛋白时 ,寡聚多糖则以共价键连接到这一初生态多肽链的天门冬酰胺残基上[2 ] 。分子伴侣 ,如膜蛋白钙结合素 (…     

分子内分子伴侣--Pro肽在蛋白质折叠中的作用

在体内,许多蛋白质,如很多胞外蛋白酶、某些多肽激素等都以含前导肽的前体形式合成,前导肽在蛋白质折叠中具有分子伴侣的功能。为了与一般意义上的分子伴侣相区别,人们将对蛋白质折叠有帮助的前导肽称为分子内分子伴侣,分子内分子伴侣帮助蛋白质在折叠过程中克服高的能量障碍,某些蛋白质的分子内分子伴侣甚至促进其在氧化性折叠中二硫键的正确配对。     

光合作用系统II外周蛋白——P23k去折叠的热力学和动力学

利用荧光光谱学等方法结合高压力技术研究了光合作用系统II中的一个外周蛋白——— 2 3kD(以P2 3k表示 )蛋白的去折叠。热力学研究表明 ,在 2 0℃、180MPa(1MPa =10 .0大气压 )可使该蛋白质完全去折叠 ,而在3℃ ,16 0MPa即可使该蛋白质完全去折叠 ,这是迄今为止有关研究中最易被高压力去折叠的一个蛋白质。在2 0℃ ,该蛋白质在常压下去折叠反应的标准自由能与标准体积变化分别为 2 3.4 5kJ mol和 - 15 0 .3ml mol;动力学研究揭示该蛋白质的折叠反应的活化体积ΔV f 为正值 (84 .1ml mol) ,而去折叠反应的活化体积ΔV u 为负值(- 6 6 .2ml mol)。在常压下 ,折叠和去折叠反应的速度常数 (K0f,K0u)分别为 1.87s- 1 和 1.3× 10 - 4s- 1 ,这些结果为解释该蛋白质易被压力去折叠提供了线索     

新生肽链折叠的新概念

本文介绍近几年来才形成的“新生肽折叠”的新概念,即在核糖体上合成的多肽链成熟为具有特定空间结构和全部生物活力的功能蛋白质的全过程往往不是自发进行的,需 是需要细胞内已经存在的其他蛋白质,分子伴侣和折叠酶的帮助才能完成,文中还简述了分子伴侣和折叠的研究现状。     

记恩师邹承鲁先生二三事

<正>2023年春风拂面山花盛开的季节,迎来了我的恩师、中国科学院院士邹承鲁先生百年诞辰。我是1998年7月至2000年12月期间,有幸投到邹承鲁先生门下,师从邹先生做生物化学博士后,接受先生的教诲,从此开始了我的“蛋白质折叠与分子伴侣”和后续发展起来的“蛋白质错误折叠与神经退行性疾病”研究生涯。     

介导新生肽链折叠的胞质分子伴侣结构、功能及作用机制研究进展

分子伴侣是一类能够识别非天然蛋白并能协助其正确折叠、组装和转运的功能蛋白。最新研究发现,在原核或真核细胞中,不同结构、不同种类的分子伴侣形成了一个复杂的折叠系统,通过这个系统,蛋白质完成了从初步合成到形成具有生物活性的三维构象的过程,避免了折叠过程中多肽链的错误折叠、蛋白沉淀和有害物质的产生。文章综述了蛋白质折叠过程中不同种类分子伴侣组件的结构、功能和作用机制的研究进展,这些分子伴侣包括Hsp70、核糖体结合因子、伴侣素、前折叠素与Hsp90,并阐述了它们在蛋白质内稳态中的作用。     

具有分子伴侣功能的抗体

蛋白质的折叠问题一直是生物学研究的前沿之一，蛋白质稳态平衡的破坏与衰老及很多神经退行性疾病的发病机理密切相关，而蛋白质的正确折叠与蛋白质稳态在很大程度上取决于分子伴侣参与构建的复杂网络。许多研究表明，抗体可以作为分子伴侣促进蛋白质的正确折叠，并阻止蛋白质的异常聚集，抗体所具有的严格底物特异性使其具备了治疗特定蛋白质折叠病、帮助包涵体复性等应用潜力。本文简要介绍了分子伴侣的研究进展，详细阐述了具有分子伴侣功能的抗体及单链抗体的研究进展，最后重点讨论了可抑制蛋白质聚集的抗体的研究近况。     

去泛素化酶与伴侣分子互作的病理生理及研究进展

去泛素化酶(DUBs)通过逆转泛素激活酶(E1)-泛素结合酶(E2)-泛素连接酶(E3)介导的泛素化过程,参与包括DNA复制、DNA损伤修复、炎症、贫血、凋亡、内吞等机体的生理病理过程。USP52,USP25,USP19属DUBs中的泛素特异性水解酶家族(USPs),与不同的伴侣分子相关联,USP52可去泛素化伴侣分子ASF1A,促进组蛋白H3-H4二聚体入核和DNA复制、修复顺利进行,两者高表达可使肿瘤的增殖能力和DNA损伤耐受性增强。USP52(别名PAN2)又可与PAN3形成复合物参与mRNA的代谢。牛痘相关激酶(VRK2)调节USP25的活性,影响后者对伴侣分子TRiC的稳定性,进而影响蛋白错误折叠。USP19(b亚型)和Hsp90,CHIP(E3连接酶)形成复合物调节错误折叠蛋白的命运。本文系统综述了去泛素化酶(DUBs)家族相关成员及其通过与伴侣分子相互作用在肿瘤等疾病的发生发展中所起的作用及其相关研究进展。     

人亲环素18抑制肌酸激酶的去折叠

新生肽链折叠过程中容易出现错误折叠与聚沉,从而导致折叠病等病理现象. 分子伴侣具有辅助其他蛋白质正确折叠,保护蛋白质分子结构的功能.本文选用人肌肌酸激酶为靶蛋白,研究了肽基脯氨酰顺反异构酶人亲环素18（human cyclophilin 18,hCyp18）对人肌肌酸激酶去折叠的作用,发现hCyp18能够抑制人肌肌酸激酶在热变性与化学变性过程中的失活与构象变化,并抑制人肌肌酸激酶在化学变性过程中的聚沉,因此推断hCyp18具有针对人肌肌酸激酶的分子伴侣功能.本文同时研究了hCyp18与人肌肌酸激酶的结合作用,对hCyp18的作用机制进行了初步探讨.     

前导肽介导的蛋白折叠机制及其对脂肪酶影响的研究进展

大多数蛋白质的形成过程主要由合成前体蛋白和合成功能蛋白两个步骤组成.在这个过程中,前导肽能够辅助蛋白质折叠或抑制它的活性.前导肽作为脂肪酶结构中重要的一段多肽链,通常作为分子内分子伴侣来辅助脂肪酶的折叠,同时该序列上包括糖基化位点在内的一些特殊位点,对酶的活性、极端环境稳定性、甲醇耐受性和底物特异性等性质具有重要影响....     

HSP70分子伴侣系统研究进展

综述了HSP70分子伴侣系统的晶体结构、功能及作用机理方面的研究进展.HSP70分子伴侣能够帮助细胞内新生蛋白的折叠和跨膜运输、蛋白质多聚体结构的装配和解装配,并能在胁迫下维持蛋白质的特殊构象,防止未折叠的蛋白质变性和使聚集的蛋白质溶解复性.所有这些活性均依赖于ATP调节的HSP70与底物蛋白中的疏水片段的相互作用.