PNAS：膜蛋白转运之谜
膜蛋白对于细胞正常功能至关重要，但人们并不清楚这些蛋白在细胞内合成后，是如何到达膜上的特定位点的。日前，科学家们鉴定了负责膜蛋白进出的分子机器，解答了这一重要的分子生物学谜题。他们希望这一突破性成果能够最终被用于抗菌药物的设计。
Bristol大学和欧洲分子生物学实验室EMBL的研究团队，利用新基因工程技术分离了关键的膜蛋白运输机器——holo-translocon。文章于二月十七日发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上。研究指出，这一发现可以应用到新兴的合成生物学领域，帮助人们开发拥有特殊功能的新型膜蛋白。
细胞膜与膜蛋白一直是当前生物学研究的热点之一。细胞膜(cell membrane)又称细胞质膜，是细胞表面的一层薄膜，有时也被称为细胞外膜或原生质膜。其主要结构成分一般是蛋白质占60%-80%，类脂占20%-40%，碳水化合物约占5%(分布在类脂和蛋白质之间)。
膜蛋白是指结合在细胞或细胞器膜上的蛋白质，包括接收外界信号分子的受体蛋白、进行物质运输的载体蛋白和通道蛋白等，对于细胞的正常功能至关重要(例如信号转导、物质运输和细胞间通讯)。膜蛋白和受体是制药行业中研究最多的一类药物靶点。目前约2/3的治疗分子靶标一个或多个膜蛋白。
研究人员指出，holo-translocon是一种独特的大型膜蛋白复合体，它不仅能够将膜蛋白插入细胞膜，还介导了外膜蛋白的分泌。Bristol大学的研究团队与EMBL的Drs Christiane Schaffitzel、Imre Berger合作，共同完成了这项研究。
文章的资深作者，Bristol大学的生化系教授Ian Collinson说：“这一发现非常重要，因为它解决了生物学领域的一个突出问题。膜蛋白的插入和分泌，是所有器官所有细胞所必须的基础过程。我们展示了holo-translocon的工作机制，在此基础上人们可以对其元件进行逐个分析，以便更好的设计和筛选抗菌药物。”
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在许多蛋白分泌和膜蛋白插入装置中，蛋白通道都是由SecY/61复合体组成的，SecYEG是其细菌版。研究人员发现，SecYEG能与高度保守的YidC、SecDF–YajC相互作用，帮助膜蛋白通过易位进出细胞膜。他们成功过表达并分离了上述复合体组成的holo-translocon(HTL)。
研究显示，HTL能帮助翻译中的膜蛋白插入细胞膜，并促进外膜蛋白的翻译后分泌。这种HTL的效率要高于单纯的SecYEG,二聚体。文章指出，在此基础上人们可以根据不同运输底物的需要，改进HTL的分泌和插入能力。 或者开发类似分子机器，介导底物进出真核生物的内质网和线粒体膜。
