翻译后修饰
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一辆车从装配线上下来时只是一辆基本款,但很少原封不动地出厂:总有人给它装上合适的轮胎、喷漆、加装选配功能,或许还会先停用以便存放。蛋白质也类似。核糖体搭出的序列只是起点;细胞随后会对成品蛋白质进行化学编辑,以精细调节它的功能。这些在翻译之后所做的编辑,就叫做翻译后修饰。
翻译后修饰是在蛋白质合成之后对它所作的化学改变——最常见的是把一个小化学基团连接到特定的氨基酸上。其中最重要的两种是磷酸化(添加一个磷酸基团,常被用作蛋白质活性的快速开关)和糖基化(连接糖链,常见于将前往细胞表面或被输出的蛋白质上,那里的糖会影响折叠、稳定性与识别)。其他修饰还包括添加脂质、甲基基团或整个小蛋白质,以及在精确位点切割链条。许多此类编辑是可逆的,使细胞能够时刻切换一个蛋白质的行为。
翻译后修饰之所以重要,是因为它极大地拓展了一套固定的基因所能做到的事:同一个蛋白质可以被开启或关闭、被送往新的位置、被标记待销毁,或被赋予新的搭档,而这一切都无需改动基因本身。这对细胞如何实时响应信号至关重要——一种到达表面的激素,能在几秒内触发一连串磷酸化,把细胞重新编程。一个有用的提醒:蛋白质上找到的并非每一种化学修饰都是有意的调控标记;有些是损伤或随机化学反应,因此解读一种修饰时要看具体情境。
进食时,胰岛素信号会给你细胞内的一连串蛋白质添加磷酸基团,将它们开启,促使细胞把糖从血液中摄取进来。禁食时,这些磷酸基团被移除,开关随之关闭——还是同一批蛋白质,靠可逆的修饰被调高或调低。
可逆的磷酸标记,让细胞能随条件变化把同一个蛋白质开了又关。
尽管名为“翻译后”,有些修饰其实在翻译进行时就已开始,并非严格地都在其后。这个名称强调的是蛋白质的基本序列已经定型;这些编辑调整的是分子本身,而非遗传信息。