研究發現：一種特定的酶可能在細胞健康中發揮雙重作用

研究人員還發現，降低ATP水平會增強ClpXP（一種損傷修復酶）介導的某些類底物的降解。

根據馬薩諸塞大學阿默斯特分校最近的一項研究，一種特定的酶可能在細胞健康中發揮雙重作用。

來自馬薩諸塞大學阿默斯特分校的一組研究人員在最近發表在《細胞報告》雜誌上的一項研究中調查了圍繞細胞如何處理壓力的奧秘。研究人員發現，一種稱為ClpX的損傷修復酶不僅可以突變以解決多個細胞問題，還可以對細胞能量水平的變化做出反應，以維持細胞健康。

「我們真正感興趣的是，」麻省大學阿默斯特分校生物化學和分子生物學教授、該論文的資深作者Peter Chien說，「是細胞對壓力的反應。我們研究一類稱為蛋白酶的酶，它們靶向並破壞細胞內的有害蛋白質。這些蛋白酶可以選擇性地識別特定的、單個蛋白質的單一蛋白質。但是他們是怎麼做到的呢？他們如何在健康蛋白質和有害蛋白質之間做出選擇？

蛋白酶ClpX的渲染：灰色部分識別有害蛋白質，橙色抓住它，藍色破壞它。圖片來源：錢實驗室

Chien和他的合著者專註於兩種特定的蛋白酶，稱為Lon和ClpX，每種蛋白酶都經過微調以識別不同的有害蛋白質，以回答這個問題。長期以來，人們一直認為Lon和ClpX的功能與鑰匙相似：每個都只能打開一種鎖，而不能打開另一種鎖，如果細胞缺少任何一種鎖，就會導致嚴重的副作用。

「如果你曾經有過一個非常凌亂的大學室友，」Chien說，「你知道定期清空垃圾是多麼重要。錯過Lon蛋白酶就像有一個從不洗漱，更換或清潔的室友。

但是在一系列實驗之後，Lon從細菌細胞菌落中移除，Chien的團隊看到了一些奇怪的東西：一些菌落仍然活著。

彼得·錢（右）和麻省大學本科生研究員奧盧瓦布索拉·奧利奧菲（左）在欽實驗室進行實驗。圖片來源：麻省大學阿默斯特分校

這一觀察結果導致了他們的第一個發現：ClpX可以突變以執行類似Lon的功能，儘管它失去了一些ClpX能力。這就好像，為了保持宿舍的清潔，你開始洗室友的襪子，但不得不犧牲一些你自己乾淨的衣服來這樣做。

在準確追蹤ClpX突變如何允許蛋白酶擴展其功能的過程中，該團隊做出了第二個發現：野生，非突變的ClpX也可以在適當的條件下執行Lon的一些職責。

事實證明，ClpX對ATP高度敏感，ATP是一種有機化合物，是所有活細胞的能量來源。在正常的ATP水平下，ClpX專註於自己的職責，但在特定的較低閾值下，它突然開始在Lon之後進行清理。

「這是對細胞如何工作的基本理解的真正突破，」Chien說。「它改變了規則：細胞能量不僅控制細胞工作的速度，還控制它是如何工作的。