意想不到的強效蛋白液滴有助于解釋遺傳性疾病

蛋白質中單個構建塊的重復是許多遺傳性疾病的原因，但這種重復實際上是如何導致疾病的，在很大程度上仍是未知數(shù)。柏林的研究人員調查了重復伸長如何導致多指畸形疾病，并發(fā)現(xiàn)突變蛋白質之間的吸引力導致它們在細胞中的細小液滴中改變它們的行為。這種作用方式可以解釋許多其他遺傳性疾病。

每只手有五個手指，每只腳有五個腳趾——我們身體的整個對稱性在發(fā)育過程中由 HOX 基因控制。這組基因對于沿體軸發(fā)育的胚胎結構至關重要。

例如，HOXD13 基因的缺陷會導致多余和融合的手指，這是一種發(fā)育障礙，稱為多指畸形(希臘語：syn“在一起”，polys“許多”和 dáktylos“手指”)。導致這種疾病的分子過程直到現(xiàn)在都是未知的。

由柏林馬克斯普朗克分子遺傳學研究所的 Denes Hnisz 和 Daniel Ibrahim 領導的團隊發(fā)現(xiàn)，這種突變會導致產(chǎn)生化學性質發(fā)生改變的蛋白質。HOXD13 蛋白與其他分子一起形成稱為凝聚物的微小液滴，但液滴的組成發(fā)生改變，因此蛋白質的調節(jié)功能受損?？茖W家團隊在科學雜志《細胞》上報告說，這種由基因驅動的凝結物成分變化可能是遺傳性疾病的一種新機制。

蛋白質液滴擊敗隨機機會

但為什么蛋白質會積聚在液滴中呢?“在沙拉醬中，醋在油中形成小液滴，并且以類似的方式，細胞中的某些分子結合形成蛋白質液滴，稱為冷凝物，”該研究的資深作者之一 Denes Hnisz 說。由于它們的化學性質，分子相互吸引并與其環(huán)境分離。

Hnisz 說，這種現(xiàn)象的發(fā)生是出于實際原因。“要讀取一個基因，細胞需要 300 到 500 種蛋白質。如果這個巨大的機器必須在正確的時間和地點組裝，這純粹是偶然的，那將需要大約 100 億年——換句話說，永遠。”這就是為什么細胞將特定任務所需的關鍵分子捆綁成小的液滴狀包裹的原因。

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