研究发现蛋白聚集效应或可改善肠道功能

　　研究发现蛋白聚集效应或可改善肠道功能
　　“折叠错误”的蛋白也有正能量

　　蛋白聚集示意图 视觉中国

　　本报记者 吴长锋

　　延年益寿，是每个人都希望能在自己身上实现的事情。秦始皇、汉武帝等古代帝王为了长命百岁，不惜耗费巨大人力、物力、财力，寻找灵丹妙药。科学家们也一直在探究机体衰老与长寿的调控机理，试图研发出能延长人类寿命的药物。而从组成生命的重要物质——蛋白质入手，或许更容易找到与长寿有关的生命密码。

　　保持蛋白质的“体型姿态”很重要

　　众所周知，蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分，生物体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。作为生命活动的主要承担者，蛋白质除了参与催化各类生物化学反应，还在生物体的身体结构、信息传递、免疫防卫等方面发挥着重要作用。通常，细胞内外各类生理生化过程不仅需要特定的功能蛋白质，还需要这些蛋白分子形成相应的高级结构和形状。因此，蛋白的状态直接影响机体各类生理生化反应的进行。

　　以往大量研究表明，蛋白的异常聚集会给细胞和生物体带来负面影响。蛋白分子是由不分支的肽链组成的，从新合成的肽链到具有特定三维结构和生理功能的蛋白质，需要复杂精细的肽链折叠和加工过程。

　　由于各种折叠方式之间的能量差别甚小，许多因素，包括自身浓度的变化、分子中一部分肽链缺失或者延长、基因突变引起的氨基酸残基改变、环境中酸碱度改变、离子浓度变化、周围的分子环境变化等，都能够使肽链的折叠方式发生改变。肽链折叠方式改变的后果之一，就是形成特殊的β-折叠。不仅如此，这样的折叠结构还容易导致“正常”的蛋白也改变折叠方式，变成和它们一样的结构，因此这些结构的蛋白质具有“传染性”，也就是能够复制自己的结构，统称“传染性蛋白”。

　　在许多情况下，这种“折叠错误”的蛋白会丧失原有的生理功能，而且其聚合物对细胞有害，会引起阿尔茨海默氏症、亨廷顿舞蹈症、肌萎缩侧索硬化症等中枢神经系统病症。

　　蛋白聚集也能执行重要功能

　　不过，近年来许多研究表明，蛋白聚集会给生物体带来正向作用，能够调控细胞分裂、胚胎的早期发育、机体的固有免疫反应等过程。例如，具有朊病毒型蛋白“爱聚集”特点的蛋白，由于其稳定性和结构特点，可以被用来执行一些正常的甚至是非常重要的生理功能，包括形成功能性结构、储存、记忆、作为模板以及信息传递等。这些功能已经成为机体生命活动不可缺少的部分。

　　安徽农业大学生命科学学院计山明教授课题组近期研究发现，蛋白聚集具有正向生物学功能。果蝇对人体无害，拥有最全面的基因突变体类型、最丰富的遗传学杂交手段、最完备的转基因品系，是做生物实验最理想的材料之一。

　　Otu家族蛋白代表一大类去泛素化蛋白酶。果蝇Otu蛋白是第一个被鉴定的Otu家族成员，并具有结合RNA的特性，但与其他Otu家族成员相比，果蝇Otu蛋白具有独特的酶活中心。有趣的是，果蝇Otu蛋白还含有一个经典的LC结构域，但其生物化学和生物物理特性不详。我国学者对果蝇Otu的酶学特性和生物学功能进行了长期和系统的研究，发现LC结构域调控Otu蛋白相变，并在Otu蛋白“自我聚集”行为中发挥着不可或缺的作用。重要的是，“聚集”形式的Otu蛋白作为一种活性蛋白酶，能催化底物的去泛素化。进一步研究发现，RNA通过与Otu蛋白LC结构域结合促进Otu的“自我聚集”，并正向调控其酶的活性。