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在生物学中起重要作用的微小蛋白质

2019-01-10 17:30:54 • 来源：

我们都知道，要找到像隐形眼镜这样的小东西融入背景是多么困难。同样，生物学家也很难在细胞复杂的背景下找到微小的蛋白质。但是，科学家们越来越多地认识到，这些被传统检测方法忽视的微蛋白也可以发挥重要的生物学作用。

在生物学中起重要作用的微小蛋白质

利用一种新的微蛋白检测策略，索尔克的科学家们发现了一种人类微蛋白，它参与了细胞的关键任务之一:清除不再需要的遗传物质。这种新分子可以更好地理解包括疾病基因在内的基因水平是如何在细胞中被控制的。

Salk教授Alan Saghatelian是这篇发表在2016年12月5日《自然化学生物学》(Nature Chemical Biology)杂志上的论文的资深作者之一。“你可以对整个人类基因组进行测序，却永远不知道有像这样的蛋白质存在，因为它太短了，长度低于基因分配算法通常要求的长度。”

在细胞中，一个基因的DNA被转录成mRNA，然后mRNA指导特定蛋白质的产生。在必要的蛋白质被创造出来后，RNA蓝图被循环以停止蛋白质的生产。虽然这一过程对健康细胞至关重要，但没有人知道在这一过程中有一种关键的微蛋白，称为NoBody(非注释P-body游离多肽)。

Saghatelian和Salk的研究人员焦马(焦马与合著者Sarah Slavoff和第一作者Nadia D’lima都来自耶鲁大学)决定不研究任何人，因为其序列在整个进化过程中都是保守的，这表明它在人类生物学中具有关键作用。他们的实验表明，没有人会与参与mRNA循环过程的蛋白质发生相互作用，而这些蛋白质已知会形成P-body granululs (P-body granululs)，即由mRNA和蛋白质组成的簇，它们执行分解mRNA的第一步。研究小组发现，无人进入这些细胞后，P-body颗粒消失，细胞内无人水平的改变会干扰RNA的循环途径，从而凸显无人的生化功能，并可能成为未来RNA功能障碍治疗的潜在靶点。

Saghatelian说，这种分子被忽视了这么长时间的部分原因是，没有人知道没有人存在。此外，没有人寻找微蛋白，因为还不清楚是否有微蛋白具有重要的功能。“NoBody的发现及其在mRNA循环中的功能表明，我们发现的数百种其他微蛋白中，至少有一部分可能也具有功能，这是一个令人兴奋的命题，”他说。

Slavoff补充说:“事实上，一直以来都没有人出现在这个深入研究的蛋白质复合物中，但是完全没有引起我们的注意。这一事实充分说明，还有多少目前未知的微蛋白可能与重要的细胞机制有关。”

为了解决检测的问题，找出哪些小的微蛋白可能被忽略，这篇论文的作者结合了基因组测序和蛋白质质谱(蛋白质组学)来预测和识别非注释的微蛋白。研究小组首先从通常研究的骨髓白血病细胞系中分离出细胞内容物，然后去除较大的蛋白质，只留下较小的蛋白质。然后他们使用一种叫做液相色谱-质谱蛋白质组学的分析化学技术来确定样品中每一种蛋白质，包括微蛋白的氨基酸序列。

为了找出这些基因对应的基因，研究小组使用自制的计算方法来预测骨髓细胞总mRNA含量中的每一种可能的微蛋白，并使用基因组学技术对其进行测序。然后使用这个自定义数据库搜索他们的蛋白质组学数据寻找新的微蛋白，并发现了400多个新的微蛋白，包括NoBody。

“我们从基因组数据中预测了数以百万计的理论蛋白质序列，但关键是利用质谱数据来确定这些预测的序列中哪些是真实的，”马说，他是Saghatelian实验室这个项目的负责人。

该小组认为，没有人可能会发出可能与疾病有关的其他重要微蛋白的信号。蛋白质颗粒存在于许多生物过程中，在神经系统疾病中尤其重要。在神经系统疾病中，蛋白质聚集在一起，例如与阿尔茨海默氏症有关的淀粉样斑块中。

Saghatelian博士同时也是Frederik Paulsen博士的主席，他补充说:“虽然没有人与阿尔茨海默病或其他疾病没有直接关系，但这一发现表明，其他微蛋白可能也有关系。”“在生物学和疾病中寻找和表征这些其他微蛋白代表了分子生物学一个激动人心的前沿。”

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