体外研究蛋白质错误折叠与聚集的条件与细胞内真实环境的差别之一在于细胞内是拥挤的,细胞内是由蛋白质、多糖、核酸等多种性质各异的生物大分子共同组成的一个浓度高达80-400 g/l的拥挤环境。我们以致病蛋白质人溶菌酶突变体、人朊蛋白、牛朊蛋白和人Tau蛋白为研究对象,并以非致病蛋白质野生型人溶菌酶、卵清溶菌酶和兔朊蛋白为对照,运用生物物理学和细胞生物学的研究手段,深入研究了生理拥挤环境中其错误折叠与聚集的机制,发现生理拥挤环境显著促进了致病蛋白质错误折叠的成核过程,相反却强烈抑制非致病蛋白质淀粉样纤维的形成,并且使得野生型人溶菌酶和卵清溶菌酶保持完全的活力,模拟的细胞内大分子限制环境显著抑制了卵清溶菌酶的聚集。生理拥挤环境对非致病蛋白质错误折叠的抑制是排斥容积效应和背景分子-靶分子非特异相互作用协同作用的结果。首次发现生理拥挤效应具有显著的温度依赖性。我们的实验结果启示,体内发挥正常生物学功能的蛋白质分子都处在由其它各种生物大分子形成的拥挤环境中,保护其不能轻易去折叠,从而抑制其纤维化聚集的形成。因此生理拥挤环境可能是非致病蛋白质错误折叠的天生防御机制,在蛋白质质量控制体系中发挥重要作用。
英文主题词Protein misfolding and aggregation; Macromolecular crowding; Lysozyme; Variants; Protein quality control