細(xì)胞外伴侶介導(dǎo)錯誤折疊蛋白的溶酶體降解

當(dāng)暴露于壓力條件下時，幾種蛋白質(zhì)往往會錯誤折疊并在細(xì)胞內(nèi)外形成聚集體。這些聚集物如果積累，可能會導(dǎo)致與年齡有關(guān)的疾病，包括阿爾茨海默氏病。細(xì)胞外伴侶穩(wěn)定錯誤折疊的蛋白質(zhì)以防止它們聚集，并與清除細(xì)胞外這些有缺陷的蛋白質(zhì)有關(guān)，但對其機制知之甚少。現(xiàn)在，千葉大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種可以定量檢測該過程的測定法，并發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外伴侶介導(dǎo)細(xì)胞外錯誤折疊蛋白的溶酶體降解。

當(dāng)暴露于熱、氧化和 pH 值變化等壓力源時，蛋白質(zhì)往往會錯誤折疊并變得有缺陷。異常蛋白質(zhì)的積累會導(dǎo)致阿爾茨海默氏癥等神經(jīng)退行性疾病。

那么，人體如何處理這種錯誤折疊或有缺陷的蛋白質(zhì)呢?它通過稱為“蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)”的過程調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，該過程可防止蛋白質(zhì)聚集以及可能因錯誤折疊的蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)(細(xì)胞內(nèi))或細(xì)胞外(細(xì)胞外)積累而造成的任何損害。一組獨特的蛋白質(zhì)——分子伴侶——在蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)中起著重要作用：它們靶向錯誤折疊的蛋白質(zhì)并與之相互作用，保持它們的溶解度，并指定它們進行重折疊或降解。而且，雖然細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)已廣為人知，但細(xì)胞外條件更為嚴(yán)酷。在這種環(huán)境中調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)需要特定的細(xì)胞外分子伴侶，而細(xì)胞外蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的具體細(xì)節(jié)尚未完全了解。舉個例子，一個細(xì)胞外伴侶，2M), 一種豐富的血漿蛋白。ɑ2M 以有缺陷的蛋白質(zhì)為目標(biāo)，據(jù)推測有助于清除有缺陷的蛋白質(zhì)。然而，這種情況如何發(fā)生的確切機制尚不清楚。

現(xiàn)在，由千葉大學(xué)生物系副教授Eisuke Itakura博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊——還包括來自千葉大學(xué)大學(xué)院理工學(xué)研究科的Ayaka Tomihari博士和Mako Kiyota博士，以及博士. 千葉大學(xué)科學(xué)研究生院的 Akira Matsuura 確定了 ɑ2M 降解的目標(biāo)底物。他們還開發(fā)了一種新的檢測方法，可以檢測 ɑ 2M如何介導(dǎo)目標(biāo)蛋白的溶酶體降解。該小組的研究結(jié)果于 2023 年 3 月 28 日在線發(fā)表在《科學(xué)報告》第 13 卷中。

“到目前為止，還沒有可用于檢測胞外蛋白溶酶體降解的定量方法。因此，我們建立了熒光內(nèi)化測定來測量 α 2M介導(dǎo)的溶酶體降解，”Itakura 博士說。

為了設(shè)計檢測方法，分子伴侶 α2M 被標(biāo)記有紅色和綠色熒光蛋白(RFP 和 GFP，或 RG)，可以在細(xì)胞內(nèi)目視檢測到。當(dāng) α2M-RG 被內(nèi)化到溶酶體中時，檢測到 RFP 的熒光，而不是 GFP。這是因為 GFP 易于溶酶體降解，但 RFP 具有很強的抵抗力。“因此，在該測定中，如果 α2M 誘導(dǎo)錯誤折疊蛋白質(zhì)的降解，RFP 應(yīng)該在細(xì)胞中積累，產(chǎn)生紅色熒光，”Itakura 博士解釋說。這些結(jié)果也在紅細(xì)胞裂解物中得到驗證。

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