膜蛋白形成瞬间被成功拍摄

2011-4-20 09:33 来源: 中国科学院
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  据美国物理学家组织网近日报道,在两项最新的研究中,研究人员首次详细地描述了生产蛋白质核糖体如何将刚形成的蛋白质嵌入到细胞膜内,并首次获得蛋白质进入膜的图片。

  第一项研究发表在《自然结构和分子生物学》杂志上。美国伊利诺伊大学的理论与计算化学科学家同德国慕尼黑大学的研究人员通力合作,利用低温电子显微镜研究了核糖体、细胞膜、膜通道及刚形成的蛋白质之间的相互作用,并拍摄了核糖体驻留在膜通道上,蛋白质分子逐渐进入到细胞膜的瞬间,此前尚没有科学家成功地拍摄过这一过程。

  德国慕尼黑大学贝克曼研究小组采用了一种名为纳米小碟的最新膜蛋白研究技术。这种纳米小碟是一种脂质体的超微小碟,与天然细胞膜的组成一样,由两层磷脂层组成,每个磷脂分子都有活跃的亲水头部基团和长长的疏水尾部,能成功地将特定膜结合蛋白嵌入其中。这种技术的应用前景非常广泛,有助于解开膜蛋白的生化行为模式,并能帮助获得膜蛋白的结晶,从而应用X射线晶体衍射技术获得其原子水平结构图。伊利诺伊大学的研究小组则使用冷冻电镜图像技术获取了核糖体及其他分子的原子水平结构信息。

  分析显示,膜通道会进到核糖体E位点来帮助蛋白质进入通道。不同类型蛋白质的膜通道以或分泌或开侧门的方式,引导蛋白质进入膜内。研究人员还首次发现,核糖体与膜表面会在此过程中发生直接的相互作用。此外研究人员还发现,蛋白信号序列能通过通道将蛋白固定在膜内,而此前的研究认为,信号序列负责“告诉”核糖体形成何种蛋白,并引导蛋白到达细胞内外的最终目的地。

  第二项研究发表在《美国国家科学院院刊》上,舒顿、谷巴特及研究生克利斯朵夫发现蛋白质进入膜的过程分为两个阶段。首先,核糖体从细胞内的高能分子获取化学能,然后将蛋白质“推”入膜通道,最后蛋白质进入膜内。