當(dāng)人體的一切運轉(zhuǎn)正常時，這是因為大量新合成的蛋白折疊成正確的結(jié)構(gòu)和在正確的時間被轉(zhuǎn)運到細(xì)胞內(nèi)的正確位點上。相反地，很多人類**---比如癌癥和神經(jīng)退行性**---之所以會發(fā)生是因為這個過程的某些方面發(fā)生差錯。

 

理解觸發(fā)這個過程的機制在設(shè)計越來越有效的**和療法用于**這些**中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。如今，在一項新的研究中，來自美國斯坦福大學(xué)的研究人員在對蛋白轉(zhuǎn)運的眾多基本機制中的一種機制獲得新的深入認(rèn)識后，有望改寫教科書。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年8月11日那期Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Cotranslational signal-independent SRP preloading during membrane targeting”。

 

當(dāng)mRNA運送指令和命令到核糖體上時，蛋白的旅程就開始了。核糖體讀取編碼在mRNA上的信息---mRNA本身就是通過轉(zhuǎn)錄人DNA中的基因而產(chǎn)生的---和產(chǎn)生特定的蛋白。下一步就是事情變得有趣的地方。

 

二十世紀(jì)七十年代早期的研究已揭示出很多新合成的蛋白的**部分是讓核糖體將這種新生蛋白送到另一個被稱作內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的信號肽。這一關(guān)鍵的認(rèn)識是被評為1999年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎的基礎(chǔ)。一種“信號識別顆粒（signal recognition particle, SPR）”附著到這種信號肽上，從而協(xié)助護送它到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；SPR也會暫時地阻止蛋白產(chǎn)生，一旦它到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)時，核糖體就會反彈回去，而SPR會繼續(xù)向前移動。

 

論文通信作者、斯坦福大學(xué)生物學(xué)教授和遺傳學(xué)教授Judith Frydman說，“我們的數(shù)據(jù)支持SPR發(fā)揮的作用，但是我們的實驗結(jié)果并不支持這種蛋白轉(zhuǎn)運模型（即經(jīng)典模型）。這就是這項研究如此迷人的地方。我們發(fā)現(xiàn)SPR事實上通過一種非常不同的和完全意料之外的機制發(fā)揮作用。”

 

利用允許在比之前更高的分辨率下觀察這種機制的現(xiàn)代技術(shù)和儀器，F(xiàn)rydman和她的同事們發(fā)現(xiàn)在開始產(chǎn)生蛋白之前，mRNA事實上含有少量被SRP識別的信息，而且SPR事實上在蛋白出現(xiàn)之前就在核糖體的排出位點（exit site）上等待著。

 

研究人員也發(fā)現(xiàn)并不像之前所認(rèn)為的那樣，SPR一點也不能夠阻止蛋白產(chǎn)生。

 

Frydman說，這兩項發(fā)現(xiàn)是非常重要的和有趣的，這是因為細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白何時和如何到達(dá)細(xì)胞膜會產(chǎn)生可怕的后果。

 

Frydman說，非常重要的過程依賴于蛋白**地到達(dá)目標(biāo)位點，和細(xì)胞需要忠實地分泌蛋白。如果一種特定的蛋白停留在細(xì)胞質(zhì)中，那么它可能聚集在一起，導(dǎo)致健康功能的喪失或者意外獲得不健康的功能。這些功能的獲得或丟失是囊性纖維化、癌癥和阿爾茨海默病等很多**的典型特征。

 

Frydman說，“很多在**上比較重要的蛋白在很大程度上能夠通過將它們靶向這種分泌途徑而加以制造。但是它們目前也是依賴這種經(jīng)典模型進行設(shè)計的。更好地理解這個過程可能真正地改善設(shè)計新**的過程。”