蛋白質折疊、修飾與降解

分子伴侶(molecular chaperone)

如果你曾在有風的房間裡獨自試著疊一張有鬆緊帶的床單,就懂這個難處:還沒等你把布抻直,它就老在不該黏的地方黏住自己。一條新生的蛋白質鏈面臨著同樣的危險。在細胞內部,它與數以百萬計的其他分子肩並肩地擠在一起,一條摺到一半的鏈可能黏住自己或鄰居,結成一團毫無用處的亂麻。分子伴侶就是專門負責阻止這種情況發生的蛋白質——一個給新手騰出空間和時間、讓它好好摺疊的幫手。

分子伴侶並不像雕刻家那樣去刻出最終形狀;它們體內並不藏有任何特定摺疊的藍圖。它們識別的是一條鏈陷入麻煩的警示信號:那些本應埋在內部、卻仍裸露在外的油膩疏水表面。分子伴侶抓住這些發黏的斑塊,把它們遮蔽起來,使鏈無法聚集成團,然後再鬆手讓鏈重新嘗試摺疊——往往要消耗ATP的能量,一抓一放地循環進行。可以把它想成一位耐心的看護,不停地接住搖搖晃晃的鏈、把它重新扶穩,直到它終於能自己站住。有些分子伴侶只是握住並保護;另一些,如伴侶蛋白(chaperonin),則提供一個封閉的小室,讓單條鏈能在裡面私密地摺疊。

分子伴侶不可或缺,因為安芬森那種純淨試管實驗——一個純化的蛋白質獨自重新摺疊——並不能反映活細胞擁擠、溫熱、匆忙的真實狀況。它們在應對應激(許多在細胞過熱時被開啟)、護送蛋白質穿過膜、以及疾病中都居於核心地位——當分子伴侶系統不堪重負時,錯誤摺疊的蛋白質就會堆積,正如神經退行性疾病中那樣。一個常見誤解是分子伴侶把形狀遞給了蛋白質;其實並非如此。最終摺疊仍由胺基酸序列決定——分子伴侶只是阻止那些錯誤而發黏的彎路。

Hsp70家族的分子伴侶會在一條新生鏈剛從核糖體冒出來時,就結合住它一段裸露的疏水短序列,隨後消耗一份ATP再鬆開——在鏈尚未合成完畢之前就防止它結團。

Hsp70在核糖體出口處接住一條發黏的新生鏈。

分子伴侶提高正確摺疊的產量和速度;它們並不改變哪種摺疊才是正確的。它們是摺疊的催化者,而非結構的設計者。

又稱
chaperone protein伴侣蛋白蛋白质伴侣