04月28 【蛋白质变性】Science、Cell告诉你不一样的真相
Cell
Cell文章告诉你：高温变性的内源蛋白质能够在热休克蛋白帮助下“复活”
芝加哥大学的分子生物学家Allan Drummond及其同事以酵母为材料进行研究【1】。首先让酵母细胞通过代谢途径摄入同位素，从而标记胞内蛋白质。然后让酵母处于高温环境中（但不至于杀死酵母），紧接着快速冷冻细胞，获取胞内蛋白质的实时图像，同时用质谱方式鉴定所有蛋白质（包括因为高温造成的变性蛋白质）。
质谱共鉴定了982个酵母蛋白，其中有177个蛋白质变性后在细胞质和细胞核中聚集沉淀。意外的是，当酵母从高温环境中离开后，细胞恢复活力，这些已经“变性”聚集的胞内蛋白也表现出可逆状态：无序的蛋白结构重新组装恢复原状。这和以往的认识存在巨大的冲突：内源蛋白质变性沉淀之后又恢复正常结构。更为神奇的是，当温度恢复正常后，酵母细胞会再次生长，但是没有发现有大量的新蛋白生成，这就意味着复性后的蛋白质具备正常生物功能。
以往的经验告诉我们，高温会导致大多数蛋白质变性失活，从而被热休克蛋白讲解清除。而《Cell》的这份研究却证实变性的内源蛋白，在特异的热休克蛋白帮助下能够复性，某种意义上讲，这一科研发现将是对传统认知的颠覆。
Science
Science文章告诉你：稳定还是不稳定，细胞很会算账的！
瑞士苏黎世联邦理工学院享誉全球，号称“欧陆第一名校”，尤其在蛋白质组学研究领域。近期，由Paola Picotti领导的一项研究发现，只有一小部分的关键蛋白质在达到一个临界温度阈值时会发生同时变性【2】。本研究中，他们分析比对了四种生物，大肠杆菌、人类细胞，酵母细胞和耐热细菌嗜热链球菌（T. thermophilus）在不同温度下的蛋白质组。在每次温度增加后，研究人员都会检测细胞的蛋白质组并确定它们的结构特征。最终研究人员总共分析了8,000种蛋白质。
研究发现，一旦温度超出物种特异性最佳值几度，虽然少数（1%左右）蛋白质发生了崩解，但对细胞产生了致命的影响，因为这小部分蛋白具有重要的功能。但是，这个重要的现象，即只有少数蛋白质在细菌死亡的温度下发生了崩解，却和之前关于生物体大多数蛋白质在临界温度下同时变性这一理论发生了冲突。
对这种现象的解释是，这些不稳定的蛋白质其灵活性更高，可以在细胞中完成不同任务。而对于大多数蛋白质来说，还是稳定一些好。因为如果这些常见蛋白质发生逆转，发生错误折叠，那么细胞就不得不投入大量的能量来进行重构与处理，因此细胞中大部分的蛋白质还是要比稀少蛋白更为稳定。
参 考 文 献
1. Wallace EW, Kear-Scott JL, Pilipenko EV, Schwartz MH, Laskowski PR, Rojek AE, Katanski CD, Riback JA, Dion MF, Franks AM, Airoldi EM, Pan T, Budnik BA, Drummond DA. Reversible, Specific, Active Aggregates of Endogenous Proteins Assemble upon Heat Stress. Cell. 2015, 162(6):1286-98.
2.Leuenberger P, Ganscha S, Kahraman A, Cappelletti V, Boersema PJ, von Mering C, Claassen M, Picotti P. Cell-wide analysis of protein thermal unfolding reveals determinants of thermostability. Science. 2017, 355(6327).