分子机器的原子蓝图揭示了膜蛋白安装中的作用

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

范安德尔研究所的科学家们揭示了“分子机器”的第一个已知原子结构，该分子负责将关键的信号蛋白安装到细胞膜中。

这项发现发表在《自然》杂志上，为这一过程的运作方式提供了新的线索，并为癌症，阿尔茨海默氏病和囊性纤维化等疾病的潜在未来疗法奠定了基础。

该研究所的结构生物学项目负责人，该研究的资深作者，澳大利亚国际汽车学会教授李慧林博士说：“准确确定蛋白质的组装和功能是了解人体在最基本水平上如何工作的关键。“我们的发现为将来的研究提供了地图，有一天可以将其转化为与疾病作斗争的方式。”

蛋白质是人体的分子动力，负责执行几乎所有的生物学功能。大约三分之一的蛋白质是膜蛋白质，其工作包括在细胞之间传递信息，以及通过细胞膜运输离子和分子等重要任务。这些重要的作用使它们成为流行的治疗标记-市场上超过一半的药物都将膜蛋白作为治疗疾病的一种方法。

内质网膜复合物(EMC)嵌入内质网中，内质网是细胞内的膜系统，在蛋白质的创建，编辑和运输中发挥着作用。当EMC的机械故障时，蛋白质生产可能会出现问题，导致变形的蛋白质无法正常工作。例如，EMC问题直接与囊性纤维化有关，囊性纤维化是由称为CFTRDF508的蛋白质的不正确组装引起的遗传性肺部疾病。

Li和他的同事使用研究所强大的低温电子显微镜(cryo-EM)，可视化了常见酵母菌株的EMC。酵母是生物学中常用的模型，因为它们具有许多与人类相同的分子系统，但研究起来却简单得多。

他们发现酵母中的EMC比以前想象的要大，包含八个蛋白质亚基，而不是六个。此外，EMC的核心类似于蛋白质，其功能与细菌中的EMC相似，这表明真核生物(如哺乳动物)中的EMC 可能源自细菌系统。

总的来说，这些发现揭示了膜蛋白如何在膜中建立以及如何从非结构化形式转变为功能性形式，这些过程至今仍未被很好地理解。