蛋白质对细胞功能至关重要，且在其运作期间常常形成“复合物”。最近的一项研究阐明了这一组装为何通常在蛋白质合成过程中开始，称为“出生”。这些早期的相互作用对相关蛋白质的稳定性至关重要，类似于一个合作关系，每个个体都依赖于另一个以获得支持。这一见解为识别和解决组装错误的新方法开辟了途径，而这些错误通常与多种健康状况有关，包括神经退行性疾病和某些类型的癌症。
日内瓦大学（UNIGE）和魏茨曼科学研究所（Weizmann Institute）的一项研究揭示了特定蛋白质在合成后立即开始组装的方式，从而确保其稳定性和功能性。
蛋白质是细胞活动的基本成分，常常结合起来形成“复合物”以执行其功能。由日内瓦大学（UNIGE）和魏茨曼科学研究所进行的研究，结合以色列理工学院（Technion）的合作，提供了这一组装为何常常在蛋白质合成过程中立即开始的见解，描述为“出生”。这些初始相互作用涉及的蛋白质只有在相互关联时才保持稳定，类似于一种合作关系，每个个体都支持着另一个。了解这一点可能导致新的方法来识别和纠正通常与各种疾病相关的组装错误，例如神经退行性疾病和特定癌症。研究结果详细发布在期刊Cell上。
蛋白质是由长链氨基酸组成的复杂分子。它们由细胞中的“机器”——核糖体组装，核糖体解读信使RNA中的信息。一旦蛋白质合成完成，其氨基酸之间的相互作用会导致链条回折，形成特定形状。虽然一些蛋白质可以独立发挥作用，但许多蛋白质需要特定的伙伴以形成复合物，从而使它们能够执行功能。
形成这些复合物的过程很复杂。当蛋白质无法找到其伙伴或折叠不正确时，会导致细胞功能失调和疾病，例如阿尔茨海默病或某些癌症。之前，研究人员假定蛋白质只有在完全合成后（翻译后组装）才会形成复合物。然而，一项开创性的研究揭示了被称为共翻译组装的相互作用在新形成的蛋白质之间频繁发生。这项研究识别出了数千种参与的蛋白质，但并未具体说明哪些蛋白质对形成或这一早期识别的分子信号。
分析了数千种蛋白质结构
研究团队由埃曼努尔·莱维（Emmanuel Levy）教授领导，他是UNIGE科学学院分子与细胞生物学系的全职教授，曾是魏茨曼科学研究所的教员，与以色列理工学院的阿亚拉·希伯（Ayala Shiber）小组合作，正在研究蛋白质自我组织的基本原则。这意味着他们正在寻找蛋白质组装的总体指南。为了这项研究，团队检查了一系列已知参与共翻译组装的蛋白质。通过比较这些蛋白质与翻译后组装的蛋白质的结构，他们识别出这两个过程之间的显著差异。
“我们的计算分析显示，在合成期间与其伙伴相互作用的蛋白质在被孤立时往往稳定性较差。这些蛋白质依赖于其伙伴来维持其形状；如果没有它们，它们会错误折叠并被降解，”魏茨曼科学研究所的研究员和该研究的共同第一作者索拉夫·马利克（Saurav Mallik）指出。
预测模型
“利用这一方法，我们基于大量结构数据创建了一个预测模型，利用了实验验证的结构和AI程序AlphaFold预测的结构。我们的模型检查了复合物的结构特征，以确定其是共翻译组装还是翻译后组装形成的，”研究的共同第一作者约翰内斯·维内齐安（Johannes Venezian）和阿尔谢尼·洛博夫（Arseniy Lobov）解释道。研究人员发现，这些蛋白质的结合位点在早期即暴露出来，使它们能够在核糖体合成后立即与其伙伴连接。
这些预测通过针对各种蛋白质的实验分析得到了证实。“我们的发现增强了对细胞内蛋白质组装的理解，并强调蛋白质结构对其合成调控的重要性，”埃曼努尔·莱维表示。多种疾病，包括神经退行性疾病和某些癌症，与错误折叠的蛋白质或功能失常的复合物相关。通过掌握共翻译组装的原则，科学家们可以制定策略来避免这些错误，并创新新的治疗选择以纠正它们。
