研究发现：一种特定的酶可能在细胞健康中发挥双重作用

研究人员还发现，降低ATP水平会增强ClpXP（一种损伤修复酶）介导的某些类底物的降解。

根据马萨诸塞大学阿默斯特分校最近的一项研究，一种特定的酶可能在细胞健康中发挥双重作用。

来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的一组研究人员在最近发表在《细胞报告》杂志上的一项研究中调查了围绕细胞如何处理压力的奥秘。研究人员发现，一种称为ClpX的损伤修复酶不仅可以突变以解决多个细胞问题，还可以对细胞能量水平的变化做出反应，以维持细胞健康。

“我们真正感兴趣的是，”麻省大学阿默斯特分校生物化学和分子生物学教授、该论文的资深作者Peter Chien说，“是细胞对压力的反应。我们研究一类称为蛋白酶的酶，它们靶向并破坏细胞内的有害蛋白质。这些蛋白酶可以选择性地识别特定的、单个蛋白质的单一蛋白质。但是他们是怎么做到的呢？他们如何在健康蛋白质和有害蛋白质之间做出选择？

蛋白酶ClpX的渲染：灰色部分识别有害蛋白质，橙色抓住它，蓝色破坏它。图片来源：钱实验室

Chien和他的合著者专注于两种特定的蛋白酶，称为Lon和ClpX，每种蛋白酶都经过微调以识别不同的有害蛋白质，以回答这个问题。长期以来，人们一直认为Lon和ClpX的功能与钥匙相似：每个都只能打开一种锁，而不能打开另一种锁，如果细胞缺少任何一种锁，就会导致严重的副作用。

“如果你曾经有过一个非常凌乱的大学室友，”Chien说，“你知道定期清空垃圾是多么重要。错过Lon蛋白酶就像有一个从不洗漱，更换或清洁的室友。

但是在一系列实验之后，Lon从细菌细胞菌落中移除，Chien的团队看到了一些奇怪的东西：一些菌落仍然活着。

彼得·钱（右）和麻省大学本科生研究员奥卢瓦布索拉·奥利奥菲（左）在钦实验室进行实验。图片来源：麻省大学阿默斯特分校

这一观察结果导致了他们的第一个发现：ClpX可以突变以执行类似Lon的功能，尽管它失去了一些ClpX能力。这就好像，为了保持宿舍的清洁，你开始洗室友的袜子，但不得不牺牲一些你自己干净的衣服来这样做。

在准确追踪ClpX突变如何允许蛋白酶扩展其功能的过程中，该团队做出了第二个发现：野生，非突变的ClpX也可以在适当的条件下执行Lon的一些职责。

事实证明，ClpX对ATP高度敏感，ATP是一种有机化合物，是所有活细胞的能量来源。在正常的ATP水平下，ClpX专注于自己的职责，但在特定的较低阈值下，它突然开始在Lon之后进行清理。

“这是对细胞如何工作的基本理解的真正突破，”Chien说。“它改变了规则：细胞能量不仅控制细胞工作的速度，还控制它是如何工作的。