Nature：改写教科书！挑战细胞内蛋白转运经典理论

Nature：改写教科书！挑战细胞内蛋白转运经典理论

2016年08月21日讯 当人体的一切运转正常时，这是因为大量新合成的蛋白折叠成正确的结构和在正确的时间被转运到细胞内的正确位点上。相反地，很多人类疾病---比如癌症和神经退行性疾病---之所以会发生是因为这个过程的某些方面发生差错。

理解触发这个过程的机制在设计越来越有效的药物和疗法用于治疗这些疾病中发挥着至关重要的作用。如今，在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学的研究人员在对蛋白转运的众多基本机制中的一种机制获得新的深入认识后，有望改写教科书。相关研究结果发表在2016年8月11日那期Nature期刊上，论文标题为“Cotranslational signal-independent SRP preloading during membrane targeting”。

当mRNA运送指令和命令到核糖体上时，蛋白的旅程就开始了。核糖体读取编码在mRNA上的信息---mRNA本身就是通过转录人DNA中的基因而产生的---和产生特定的蛋白。下一步就是事情变得有趣的地方。

二十世纪七十年代早期的研究已揭示出很多新合成的蛋白的第一部分是让核糖体将这种新生蛋白送到另一个被称作内质网的细胞结构中的信号肽。这一关键的认识是被评为1999年诺贝尔生理或医学奖的基础。一种“信号识别颗粒（signal recognition particle, SPR）”附着到这种信号肽上，从而协助护送它到内质网；SPR也会暂时地阻止蛋白产生，一旦它到达内质网时，核糖体就会反弹回去，而SPR会继续向前移动。

论文通信作者、斯坦福大学生物学教授和遗传学教授Judith Frydman说，“我们的数据支持SPR发挥的作用，但是我们的实验结果并不支持这种蛋白转运模型（即经典模型）。这就是这项研究如此迷人的地方。我们发现SPR事实上通过一种非常不同的和完全意料之外的机制发挥作用。”

利用允许在比之前更高的分辨率下观察这种机制的现代技术和仪器，Frydman和她的同事们发现在开始产生蛋白之前，mRNA事实上含有少量被SRP识别的信息，而且SPR事实上在蛋白出现之前就在核糖体的排出位点（exit site）上等待着。

研究人员也发现并不像之前所认为的那样，SPR一点也不能够阻止蛋白产生。

Frydman说，这两项发现是非常重要的和有趣的，这是因为细胞内合成的蛋白何时和如何到达细胞膜会产生可怕的后果。

Frydman说，非常重要的过程依赖于蛋白精确地到达目标位点，和细胞需要忠实地分泌蛋白。如果一种特定的蛋白停留在细胞质中，那么它可能聚集在一起，导致健康功能的丧失或者意外获得不健康的功能。这些功能的获得或丢失是囊性纤维化、癌症和阿尔茨海默病等很多疾病的典型特征。

Frydman说，“很多在治疗上比较重要的蛋白在很大程度上能够通过将它们靶向这种分泌途径而加以制造。但是它们目前也是依赖这种经典模型进行设计的。更好地理解这个过程可能真正地改善设计新药物的过程。”

因研究并阐明细胞内囊泡转运机制-“没有囊泡运输的精确组织，细胞将陷入混乱状态”，詹姆斯等三位科学家

A、胰岛素属于分泌蛋白，是在细胞内合成分泌到细胞外发挥作用的一类蛋白质，其首先在核糖体上合成多肽链，然后进入内质网的网腔进行加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，成为比较成熟的蛋白质．接着内质网的网腔膨大、出芽形成具有膜包被的囊泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，把蛋白质输送到高尔基体腔内，做进一步的加工．最后高尔基体膜突起形成囊泡，把蛋白质包裹在囊泡里，运输到细胞膜，通过囊泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外即内环境中，A正确；
B、抗体也属于分泌蛋白，同一种抗体在合成时，由内质网及高尔基体形成的囊泡中包裹形成的蛋白质结构不同，B正确；
C、由题干信息可知囊泡运输是一个精确组织的过程，物质被封装在囊泡中，会在正确的时间被准确的运送到细胞内或细胞外特定的位置，其前提是囊泡和靶膜必须能进行特异性的识别与结合，C正确；
D、胞吞时，细胞膜会形成囊泡向细胞内运输物质，所以能形成囊泡的细胞结构有细胞膜、内质网和高尔基体，而胞吐时能形成囊泡的结构是内质网和高尔基体，D错误．
故选：D．

一项来自康奈尔大学的研究揭示了体内蛋白分选转运装置的作用机制，即为了将细胞内的废物清除，细胞膜塑形

A、细胞膜塑形蛋白在细胞的核糖体内合成，合成所需要的能量由线粒体或细胞质基质提供，而叶绿体形成的ATP只能用于暗反应，A错误；
B、根据分泌蛋白形成过程等知识，可判断囊泡（分子垃圾袋）由生物膜构成，主要由磷脂和蛋白质构成，具有生物膜流动性的特点，B正确；
C、溶酶体中水解酶可以水解细胞中衰老损伤的细胞器等，可以作为“回收利用工厂”，蛋白质水解的产物为氨基酸，故“组件”是氨基酸，不可能为核苷酸，C错误；
D、中心体没有生物膜结构，故无法形成囊泡，D错误．
故选：B．

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