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“我們真正感興趣的是,”UMass Amherst大學(xué)生物化學(xué)和分子生物學(xué)教授、該論文的資深作者Peter Chien說道,“細(xì)胞如何對壓力做出反應(yīng)。我們研究一類被稱為蛋白酶的酶,它們針對并破壞細(xì)胞內(nèi)的有害蛋白質(zhì)。這些蛋白酶可以有選擇地識別特定的、單個的蛋白質(zhì)單體蛋白。但它們是如何做到這一點(diǎn)的?它們?nèi)绾卧诮】档牡鞍踪|(zhì)和有害的蛋白質(zhì)之間進(jìn)行選擇?”
Chien和他的合著者專注于兩種特定的蛋白酶--Lon和ClpX,其中每一種都被精細(xì)地調(diào)整為識別不同的有害蛋白質(zhì)以回答這個問題。長期以來,人們認(rèn)為Lon和ClpX的功能類似于鑰匙:每一種只能打開一種鎖,而不是另一種,如果一個細(xì)胞缺少其中一種,就會產(chǎn)生嚴(yán)重的副作用。
“如果你有過一個極其混亂的大學(xué)室友,”Chien說道,“你知道定期清空垃圾是多么重要。缺少Lon蛋白酶就像有一個從來不洗、不換、不打掃的室友?!?/p>
但在一系列將Lon從細(xì)菌細(xì)胞群中移除的實(shí)驗(yàn)之后,Chien的團(tuán)隊(duì)看到了一些奇怪的現(xiàn)象:一些菌落仍然活著。
這一觀察導(dǎo)致了他們的第一個發(fā)現(xiàn)。盡管它失去了一些ClpX的能力,但ClpX可以變異以執(zhí)行類似Lon的功能。這就好比為了保持寢室的清潔,開始清洗室友的襪子,但不得不犧牲一些自己的干凈衣服來這樣做。
在追蹤C(jī)lpX突變是如何讓蛋白酶擴(kuò)大其功能的過程中,該團(tuán)隊(duì)有了第二個發(fā)現(xiàn):在適當(dāng)?shù)臈l件下,野生的、非突變的ClpX也能履行Lon的一些職責(zé)。
事實(shí)證明,ClpX對ATP高度敏感。ATP是一種有機(jī)化合物,是所有活細(xì)胞的能量來源。在ATP的正常水平下,ClpX專注于自己的職責(zé),但在一個特定的、較低的閾值下,它會突然開始為Lon打掃衛(wèi)生。
Chien說道:“這是對細(xì)胞如何工作的基本理解的一個真正突破。它改變了規(guī)則:不僅細(xì)胞能量控制了細(xì)胞工作的速度,而且還控制了它的工作方式?!?/p>
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