SRP途径介导的膜蛋白转运机制研究获进展
2021/2/4 7:30:00 中科院之声

     膜蛋白占细胞总蛋白的20-30%，在细胞中具有重要的生理功能和意义。膜蛋白一般定位在细胞膜上，具有疏水跨膜结构域，其合成、表达、定位等过程机制在细胞中受到严格的调控和蛋白伴侣途径的介导。信号识别颗粒(SRP)介导的蛋白定位途径是膜蛋白定位的主要途径，也是生物体的必需途径。已有报道发现大肠杆菌(Escherichia coli)中的SRP是膜蛋白定位依赖的必需途径，缺失SRP导致大肠杆菌停止生长。然而，尚未出现令人信服的实验数据揭示大肠杆菌中SRP必需的基本机制，以及在SRP缺失情况下膜蛋白表达调控机制。

     中国科学院天津工业生物技术研究所研究员张大伟带领的蛋白表达系统与微生物代谢研究团队，针对膜蛋白转运与定位的SRP途径开展研究，通过筛选大肠杆菌SRP抑制子，首次鉴定得到两类SRP抑制子，分别是翻译起始因子IF2、IF3和核糖体蛋白RS3。此外，研究人员利用核糖体分析、全蛋白组学、翻译起始和延伸速率的测定，发现SRP抑制子使蛋白翻译起始停滞，进而降低了蛋白的翻译起始和延伸速率(图1)。

     科研人员结合内膜蛋白组学、蛋白定位水平检测和翻译速率测定，报道了无SRP时膜蛋白翻译调控定位的模型。在无SRP时，抑制子使翻译起始的停滞最大限度地增加了未翻译的核糖体接近细胞膜内膜的机会，并且通过降低翻译速率，延长了翻译着的核糖体定位到膜上的时间窗口。SRP在膜蛋白定位、快速找到蛋白通道过程中起到了“定位导航”的作用，使得膜蛋白能快速找到膜上定位通道进行定位，反之，缺少“定位导航”，就要严格控制膜蛋白合成的数量和速度，提供额外的时间窗口来维持细胞内的秩序(图2)。该研究有助于理解SRP在蛋白定位中的作用，并且解析了SRP缺失后膜蛋白定位的补偿机制，为膜蛋白的合成、转运与功能定位提供了理论价值。

     相关研究成果发表在mBio上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和天津市合成生物技术创新能力提升行动的支持，天津工生所博士研究生赵留群为论文第一作者，张大伟为论文通讯作者。

    

     图1. 抑制子对膜蛋白定位影响

    

     图2.膜蛋白合成与定位的调控机制

     来源：中国科学院天津工业生物技术研究所

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