科学家用新的无细胞蛋白质结晶方法推进结构生物学的发展

科学家用新的无细胞蛋白质结晶方法推进结构生物学的发展东京理工大学开发了一种新的无细胞蛋白质结晶（CFPC）方法，包括直接的蛋白质结晶，是结构生物学领域的一个重大进步。这项技术将使我们能够分析用传统方法无法研究的不稳定的蛋白质。分析这些将增加我们对细胞过程和功能的了解。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1323455.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1323455.htm

研究人员设计“纳米陷阱” 提供有关蛋白质团块的新见解

研究人员设计“纳米陷阱”提供有关蛋白质团块的新见解图片显示的是蛋白质捕获器，它由纳米级腔室和聚合物组成，在上方形成门。这些"门"通过将温度升高约10度来打开。然后，聚合物会改变形状，变成更紧凑的状态，这样蛋白质就可以进出了。资料来源：查尔默斯理工大学朱莉娅-耶尔勒巴克领导该研究项目的查尔姆斯大学教授安德烈亚斯-达林（AndreasDahlin）说："我们相信，我们的方法具有巨大的潜力，可以加深人们对许多不同疾病的早期和危险过程的了解，并最终帮助人们了解如何用药物来对抗这些疾病。"在人体内形成团块的蛋白质会导致多种疾病，包括渐冻人症、老年痴呆症和帕金森症。如果能更好地了解凝块是如何形成的，就能找到有效的方法在早期将其溶解，甚至完全防止其形成。AndreasDahlin，查尔姆斯理工大学化学与化学工程系教授。图片来源：查尔默斯理工大学MikaelTerfors如今，有各种技术可以研究过程的后期阶段，即团块变大并形成长链的阶段，但直到现在，还很难跟踪早期的发展，因为那时它们还非常小。现在，这些新的捕集器可以帮助解决这个问题。可长时间进行高浓度研究研究人员将他们的工作描述为世界上最小的闸门，只需按下按钮就能打开和关闭。这些门成为陷阱，将蛋白质锁在纳米级的腔室中。蛋白质无法逃脱，从而将在这一水平上观察蛋白质的时间从一毫秒延长到至少一小时。这种新方法还可以在很小的体积内封闭几百个蛋白质，这对进一步了解情况非常重要。"我们希望看到并更好地理解的团块由数百个蛋白质组成，因此如果我们要研究它们，就必须能够捕获如此大量的蛋白质。"AndreasDahlin说："小体积内的高浓度意味着蛋白质会自然地相互碰撞，这是我们新方法的一大优势。"为了将这种技术用于研究特定疾病的病程，还需要继续开发这种方法。"捕获器需要进行调整，以吸引与你感兴趣的特定疾病相关的蛋白质。"AndreasDahlin说："我们现在的工作是规划哪些蛋白质最适合研究。"新陷阱的工作原理研究人员开发的捕集器由所谓的聚合物刷组成，位于纳米级腔室的口部。要研究的蛋白质包含在液体溶液中，经过特殊化学处理后被吸引到腔室壁上。当闸门关闭时，蛋白质就会脱离腔壁，开始相互移动。在捕集器中，您可以研究单个的蛋白质团块，这比同时研究许多蛋白质团块能提供更多信息。例如，团块可能由不同的机制形成，具有不同的大小和结构。只有逐个分析才能观察到这些差异。实际上，蛋白质可以在捕集器中保留几乎任意长的时间，但目前，时间受到化学标记保留时间的限制。在这项研究中，研究人员成功地将可见性保持了一个小时。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398913.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398913.htm

哈佛大学科学家发现了一种此前未知的细胞分解蛋白质的方式

哈佛大学科学家发现了一种此前未知的细胞分解蛋白质的方式在一次跨部门合作中，哈佛大学医学院的研究人员发现了一种名为midnolin的蛋白质，它在降解许多短寿命核蛋白的过程中发挥着关键作用。研究表明，midnolin是通过直接抓住蛋白质并将其拉入细胞废物处理系统--蛋白酶体，并将其破坏。科学家发现了一种细胞降解不需要的蛋白质的新方法，这些蛋白质会影响重要的神经、免疫和发育基因。这一发现可能有助于治疗由细胞中蛋白质失衡引起的疾病。研究结果最近发表在《科学》杂志上。共同第一作者、哈佛医学院神经生物学研究员XinGu说："这些特殊的短寿命蛋白质已经为人所知40多年了，但没有人确定它们究竟是如何降解的。"由于在这一过程中被分解的蛋白质会调节与大脑、免疫系统和发育有关的重要功能基因，科学家们最终可能会将这一过程作为控制蛋白质水平的目标，从而改变这些功能并纠正任何功能障碍。"我们发现的机制非常简单，而且相当优雅，"共同第一作者、HMS遗传学博士候选人ChristopherNardone补充说。"这是一项基础科学发现，但对未来有很多影响。"众所周知，细胞可以通过用一种叫做泛素的小分子标记蛋白质来分解蛋白质。标签会告诉蛋白酶体不再需要这些蛋白质，从而将其破坏。已故的弗雷德-戈德堡（FredGoldberg）在哈佛医学院完成了这一过程的大部分开创性研究。然而，有时蛋白酶体分解蛋白质时不需要泛素标签的帮助，这让研究人员怀疑存在另一种不依赖泛素的蛋白质降解机制。Nardone说："文献中有零星证据表明，蛋白酶体能以某种方式直接降解无标记的蛋白质，但没有人明白这是如何发生的。"有一类蛋白质似乎是通过另一种机制降解的，那就是刺激诱导转录因子：这些蛋白质在细胞受到刺激后迅速生成，并进入细胞核打开基因，然后迅速被破坏。Gu说："一开始，让我印象深刻的是，这些蛋白质极不稳定，它们的半衰期很短--一旦产生，它们就会发挥功能，之后很快就会被降解。"哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所内森-马什-普西（NathanMarshPusey）神经生物学教授迈克尔-格林伯格（MichaelGreenberg）与哈佛医学院和布里格姆妇女医院格雷戈尔-孟德尔（GregorMendel）遗传学和医学教授斯蒂芬-埃利奇（StephenElledge）是这篇论文的共同第一作者。从少数到数百为了研究这一机制，研究小组从两个熟悉的转录因子入手：格林伯格实验室对Fos和EGR1进行了广泛研究，前者在学习和记忆中发挥作用，后者则参与细胞分裂和存活。研究人员利用埃利奇实验室开发的复杂蛋白质和基因分析方法，锁定了midnolin这种有助于分解这两种转录因子的蛋白质。后续实验发现，除了Fos和EGR1，midnolin还可能参与分解细胞核中的数百种其他转录因子。Gu和Nardone回忆说，他们对自己的研究结果感到震惊和怀疑。为了证实他们的发现，他们决定要弄清楚midnolin究竟是如何靶向和降解如此多不同的蛋白质的。Nardone说："当我们确定了所有这些蛋白质之后，关于midnolin机制究竟是如何工作的还有许多令人费解的问题。"借助一种名为AlphaFold的机器学习工具（可预测蛋白质结构），再加上一系列实验室实验的结果，研究小组得以充实这一机制的细节。他们发现，midnolin有一个"捕捉结构域"--该蛋白质的一个区域可以捕捉其他蛋白质，并将它们直接送入蛋白酶体，在蛋白酶体中被分解。这个"捕捉结构域"由两个独立的区域组成，这两个区域通过氨基酸连接在一起（就像一根绳子上的手套），能抓住蛋白质中一个相对非结构化的区域，从而使midnolin能够捕捉多种不同类型的蛋白质。值得注意的是像Fos这样的蛋白质负责开启基因，促使大脑中的神经元根据刺激进行接线和重新接线。IRF4等其他蛋白质通过确保细胞能够制造功能性B细胞和T细胞，激活支持免疫系统的基因。埃利奇说："这项研究最令人兴奋的地方在于，我们现在了解了一种不依赖泛素化的降解蛋白质的新的通用机制。"诱人的转化潜力在短期内，研究人员希望更深入地研究他们发现的机制。他们正计划进行结构研究，以更好地了解midnolin如何捕获和降解蛋白质的细节。他们还在制造缺乏midnolin的小鼠，以了解这种蛋白质在不同细胞和发育阶段的作用。科学家们说，他们的发现具有诱人的转化潜力。它可能提供一种途径，研究人员可以利用它来控制转录因子的水平，从而调节基因表达，进而调节体内的相关过程。格林伯格说："蛋白质降解是一个关键过程，它的失调是许多失调和疾病的基础，包括某些神经和精神疾病，以及一些癌症。"例如，当细胞中Fos等转录因子过多或过少时，可能会出现学习和记忆问题。在多发性骨髓瘤中，癌细胞会对免疫蛋白IRF4上瘾，因此它的存在会助长这种疾病。研究人员尤其感兴趣的是，找出哪些疾病可能是开发通过mindolin-蛋白酶体途径发挥作用的疗法的理想候选者。Gu说："我们正在积极探索的一个领域是如何调整该机制的特异性，以便它能特异性地降解感兴趣的蛋白质。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1379781.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1379781.htm

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱线粒体是细胞的"动力室"，在生物体的能量生产中发挥着关键作用，并参与各种代谢和信号过程。来自波恩大学医院和弗莱堡大学的研究人员现在已经对线粒体内的蛋白质组织有了系统的了解。线粒体的蛋白质图谱为进一步探索这些细胞动力源的功能奠定了重要基础，并对疾病的理解产生了影响。这项新研究最近发表在著名的《自然》杂志上。线粒体是细胞的重要组成部分，被一层双膜所包围，将它们与细胞的其他部分分开。它们产生维持这些活动所需的大部分能量。除了能量生产，线粒体在新陈代谢和信号传递中发挥着关键作用，作为炎症过程和程序性细胞死亡的表面。从线粒体进入门移除被捕蛋白质的质量控制机制的模型。资料来源：Schulte等人，2023年《自然》杂志线粒体的缺陷导致了许多疾病，尤其是神经系统的疾病。因此，对线粒体过程的分子理解对基础医学研究具有最重要的意义。细胞中的分子工作者通常是蛋白质。线粒体可以包含大约1000个或更多不同的蛋白质。为了执行功能，这些分子中的几个经常一起工作，形成一个蛋白质机器，也称为蛋白质复合物。蛋白质还在分子过程的执行和调节中相互作用。然而，人们对线粒体蛋白质在这种复合体中的组织结构知之甚少。英国广播公司的托马斯-贝克尔教授和法比安-登-布拉夫博士的研究小组与弗莱堡大学的贝恩德-法克勒教授、乌韦-舒尔特博士和尼古拉斯-普凡纳教授的研究小组一起，创建了一个蛋白质复合物中蛋白质组织的高分辨率图像，称为MitCOM。这涉及一种被称为复合体分析的特殊方法，以前所未有的分辨率记录单个蛋白质的指纹。MitCOM揭示了来自面包酵母的90%以上的线粒体蛋白在蛋白质复合物中的组织。这使得新的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质复合体的鉴定成为可能--这对进一步的研究非常重要。UKB的研究人员与合作研究中心1218"线粒体对细胞功能的调节"项目合作，展示了这一数据集如何被用来阐明新的过程。线粒体从细胞的液体部分（称为细胞膜）输入99%的蛋白质。在这个过程中，一种被称为TOM复合体的机制使这些蛋白质通过膜被吸收到线粒体中。然而，当蛋白质在运输过程中被卡住时，它们是如何从TOM复合体中移除的，这一点在很大程度上还不清楚。为了阐明这一点，Becker教授和denBrave博士领导的团队使用了MitCOM数据集的信息。结果表明，非输入的蛋白质被专门标记为细胞降解。博士生ArushiGupta的研究进一步揭示了这些被标记的蛋白质随后被定向降解的途径。了解这些过程很重要，因为蛋白质输入的缺陷可能导致细胞损伤和神经系统疾病。"我们研究中的例子证明了MitCOM数据集在阐明新机制和途径方面的巨大潜力。因此，这个蛋白质地图代表了进一步研究的重要信息来源，它将帮助我们了解细胞动力源的功能和起源，"UKB生物化学和分子生物学研究所所长贝克尔教授说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348957.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348957.htm

新研究发现与免疫系统疾病有关的关键蛋白质

新研究发现与免疫系统疾病有关的关键蛋白质T细胞善于识别引发免疫反应的外来分子（抗原），并做出有针对性的反应来消灭细菌和病毒等病原体。这项发表在《免疫学杂志》上的研究调查了STAP-1如何影响免疫反应。研究人员发现，STAP-1是一种中间体，能促进细胞内不同蛋白质之间的交流，并使信号从一个分子传递到另一个分子。领导这项研究的北海道大学教授TadashiMatsuda说："我们的发现为T细胞活化和免疫失调的分子机制提供了宝贵的见解。我们发现，STAP-1在调节免疫反应，尤其是在T细胞的活化和功能方面发挥着重要作用。"STAP-1基因敲除（KO）小鼠脊髓的炎症反应不如野生型（WT）小鼠严重（上图）。与此同时，STAP-1KO小鼠的脊髓与WT小鼠的脊髓相比，脱髓鞘现象（即神经周围的髓鞘脱落）较少（下图）。图片来源：KotaKagohashi等人《免疫学杂志》。2024年2月5日T细胞需要两个信号才能被激活并启动免疫反应。第一个信号涉及识别由其他细胞（称为抗原递呈细胞）递呈的抗原。抗原由T细胞受体识别，T细胞受体是一种存在于T细胞表面的蛋白质复合物。第二个信号由抗原递呈细胞上的分子提供的协同刺激信号组成。研究人员发现，STAP-1能帮助T细胞交流和响应信号，尤其是由T细胞受体触发的信号。缺乏STAP-1的T细胞难以正常接收和传递信号，从而减少了某些称为细胞因子的免疫分子的产生。细胞因子可导致炎症或自身免疫性疾病，在这种疾病中，免疫系统会错误地攻击健康的组织和器官。研究小组还发现，STAP-1与其他参与T细胞信号传导的蛋白质相互作用，形成了一个复杂的网络，有助于调节T细胞的活性。他们观察到，在多发性硬化症和哮喘等疾病模型中，缺乏STAP-1的细胞炎症程度较低，这表明STAP-1可能参与了这些疾病的发展。这些发现标志着我们在了解免疫系统调控方面迈出了重要一步。未来的研究可以在这项工作的基础上，探索STAP-1作为治疗靶点治疗免疫相关疾病的潜力。编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423355.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423355.htm

“再见”基因：果蝇在细胞凋亡过程中使用的蛋白质与哺乳动物类似

“再见”基因：果蝇在细胞凋亡过程中使用的蛋白质与哺乳动物类似RIKEN遗传学家在果蝇中发现了一种许多教科书上说不存在的蛋白质。这种蛋白质检测细胞中的压力，并在它们承受过度压力时让它们走上自我毁灭的道路。我们体内受损的细胞通过启动称为细胞凋亡的程序性细胞死亡的自杀过程来自我消除。这个过程对我们的健康和确保细胞不会癌变至关重要。这一过程背后的分子级联反应非常复杂，但它是由属于BH3-only蛋白质家族的一种蛋白质触发的。这些蛋白质感知细胞中的压力，并且存在于包括哺乳动物和线虫在内的许多动物中。然而，在过去的二十年里，在实验室中以果蝇为代表的所有昆虫都被认为缺乏BH3-only蛋白。相反，他们被认为依赖于不同的细胞死亡程序。但是现在，RIKEN生物系统动力学研究中心的SaKanYoo及其同事有一个惊人的发现，他们发现果蝇确实含有一种仅含有BH3的蛋白质。他们以日语中的“告别”一词命名了为其编码的基因sayonara。SaKanYoo和YukoIkegawa。图片来源：2023RIKEN当该团队使sayonara基因在果蝇翅膀中表达时，他们观察到发生细胞凋亡，导致翅膀萎缩（图1）。根据Yoo的说法，该基因隐藏在众目睽睽之下。“我们没有做任何花哨的事情，仅仅是使用了人类BH3-only蛋白的基因序列，并核对了果蝇的基因组是否具有相似的序列——这是在果蝇中寻找与人类基因相对应的基因的一种非常常见的方法。”Yoo怀疑果蝇基因组的不完整测序可以解释为什么研究人员在20年前没有在果蝇中发现该基因。“当时基因组测序还不完整，所以科学家们可能无法找到该基因，过了一段时间他们就放弃了。”果蝇缺乏BH3-only蛋白随后被载入教科书。但对Yoo来说，这是一个有趣的挑战。“我认为检查它可能会很有趣，而仅仅几个小时后，我就发现了一些看起来很像BH3-only蛋白质的东西。”这一发现表明，果蝇，可能还有其他昆虫，在细胞凋亡方面和人类以及其它物种并没有太大不同。“这意味着果蝇并不例外或有点奇怪，”Yoo说。“相反，我们发现它们具有与人类和线虫相似的调节细胞凋亡的机制。”该团队现在正在探索BH3-only蛋白被激活后究竟会发生什么。他们还在研究其他昆虫是否含有BH3-only蛋白。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1365787.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1365787.htm