朋友們！
咱們的認(rèn)知又要被刷新了！
近日，英國劍橋大學(xué)MRC分子生物學(xué)實驗室的Elsje G. Otten和Felix Randow及其團(tuán)隊，在研究細(xì)胞抗細(xì)菌感染機制的過程中偶然發(fā)現(xiàn)，泛素化的底物竟然還可以不是蛋白質(zhì)，而是一種脂多糖。[1]
如此看來，咱們的教科書又要修改了！考試知識點又雙叒要增加了！
相關(guān)成果發(fā)表于頂級期刊《自然》雜志。
論文首頁截圖
說起泛素化，大家肯定不陌生。它是真核生物中一種廣泛存在的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，幫助細(xì)胞降解有問題的蛋白質(zhì)。它在細(xì)胞周期調(diào)控、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等諸多生命活動都發(fā)揮著重要的作用。[2]
一般情況下，泛素化的過程如下：泛素先由E1活化酶活化，而后被轉(zhuǎn)移到E2結(jié)合酶，最后由E2結(jié)合酶轉(zhuǎn)交給E3連接酶，E3連接酶找到蛋白底物完成泛素化修飾。
那么Otten和Randow團(tuán)隊是如何發(fā)現(xiàn)脂多糖也可以是泛素化的底物的呢？
其實，Otten和他的同事一開始也不是奔著研究泛素化去的。他們是想搞清楚人體細(xì)胞究竟是如何清除沙門氏菌感染的。
之前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞在清除進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的沙門氏菌時，首先會啟動泛素化過程，給沙門氏菌打上“垃圾”的標(biāo)簽，然后細(xì)胞會啟動自噬的功能，清除“垃圾”。[3-5]
這個過程看上去雖然簡單，但是研究人員并不清楚它究竟是如何發(fā)生的?；蛘哒f不清楚背后的分子機制。[6-9]
Otten和他的同事就是想解開這個謎題。
為了解開這個謎題，研究者們利用結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡和免疫印記法，研究了宿主細(xì)胞抗沙門氏菌感染的過程。
研究結(jié)果讓他們大吃一驚。
因為他們發(fā)現(xiàn)，泛素化的位點竟然是細(xì)菌膜表面的脂質(zhì)成分——脂多糖 (LPS) 分子。
看到這樣的研究結(jié)果，估計不管是誰都不敢相信。
為了證明自己沒有出錯，研究者們設(shè)計了一系列實驗來反復(fù)驗證這個實驗結(jié)果。
結(jié)果他們一遍又一遍地得到同一個結(jié)論：脂多糖這個非蛋白質(zhì)真的是泛素化底物！
這一發(fā)現(xiàn)可謂是“無心插柳柳成蔭”！就像電影里的常用情節(jié)，好好的地質(zhì)勘探，結(jié)果挖出來了個沉睡的外星人或者Captain American這個老冰棍（？）！
既然已經(jīng)證實了脂多糖也可以被泛素化，那這個過程究竟是如何發(fā)生的呢？
利用泛素化酶（來自人類宿主細(xì)胞的提取物）以及不同菌株的細(xì)菌，研究者們設(shè)計了一個體外重建泛素化事件的實驗。
果然，結(jié)果再次證明，人類宿主細(xì)胞在抗沙門氏菌感染時的泛素化底物是脂多糖，并且確定了泛素化修飾的具體位點是脂多糖上的脂質(zhì)A，作用位點可能是羥基、磷酸基團(tuán)。
既然已經(jīng)找到了細(xì)菌表面被泛素化的“靶子”，那緊接著就是尋找那個“口味獨特”的E3連接酶。
接下來，研究者們對HeLa細(xì)胞裂解物進(jìn)行了各種分離純化，并進(jìn)行了質(zhì)譜分析。層層分析過后，終于在茫茫人海之中找到了那個人，不對，那個蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)RNF213就是那個以脂多糖為泛素化底物的E3連接酶。
那RNF213是個什么人物？已有研究表明，RNF213是一種新型(591kDa)E3泛素連接酶，它的E3連接酶活性結(jié)構(gòu)域包括RZ結(jié)構(gòu)域、RING結(jié)構(gòu)域和動力蛋白樣的AAA+結(jié)構(gòu)域。其中RING結(jié)構(gòu)域的缺失對RNF213的E3連接酶活性沒有明顯影響；相比之下，AAA+結(jié)構(gòu)域和RZ結(jié)構(gòu)域?qū)ζ銭3連接酶活性則至關(guān)重要。[11]
RNF213的結(jié)構(gòu)域。N-lobe、 M-lobe、C-lobe分別表示N端、中間和C端。紅色箭頭指向為RZ結(jié)構(gòu)域。
也就是說，RNF213作為E3連接酶以脂多糖為泛素化底物，參與了細(xì)胞抗細(xì)菌感染中由泛素化修飾介導(dǎo)的自噬機制。
在隨后的研究中，研究人員還發(fā)現(xiàn)，RNF213在將泛素連接到脂多糖分子上之后，還可以通過另一種E3連接酶進(jìn)一步放大泛素化信號，促進(jìn)沙門氏菌被自噬清除。
RNF213通過直接（對脂多糖的泛素化）和間接（以脂多糖的泛素化來招募LUBAC[8]）在細(xì)菌表面形成泛素化涂層。
總體來說，研究者們完成了對抗細(xì)菌感染機制的進(jìn)一步探索——RNF213以脂多糖為泛素化底物，介導(dǎo)了宿主細(xì)胞抗細(xì)菌感染中的泛素化依賴性自噬行為。同時，這個研究還對泛素化研究領(lǐng)域進(jìn)行了重大完善和拓展——泛素化的底物不限于蛋白質(zhì)，也可以是非蛋白質(zhì)。
這個發(fā)現(xiàn)或許還會拓寬基于泛素化過程的藥物研發(fā)思路。
正如美國國家科學(xué)院院士Carolyn Bertozzi發(fā)的推文所說“一旦脫離了'蛋白質(zhì)’這一思維限制，還會出現(xiàn)更多有趣的發(fā)現(xiàn)！”
讓我們拭目以待吧！
聯(lián)系客服
