人們通常認為，疾病是由異物（細菌或病毒）入侵人體引起的，但影響人類的數(shù)百種疾病，其實是由細胞蛋白質(zhì)生成錯誤引起的。美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校領導的團隊最近利用尖端技術，破解了基于碳水化合物的代碼，該代碼控制某些蛋白質(zhì)的正常形狀，而正常的蛋白質(zhì)形狀才能使人體保持健康。研究發(fā)表在最新《分子細胞》上。

蛋白質(zhì)（紅色）與聚糖（藍色和綠色）結(jié)合糖基化。圖片來源：馬薩諸塞大學阿默斯特分校

科學家曾認為，控制生命的唯一密碼是DNA，但近幾十年來，人們認識到還有其他代碼在起作用，特別是在構(gòu)建復雜折疊的分泌蛋白方面，這些蛋白在人類細胞的蛋白質(zhì)工廠內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（蛋白質(zhì)折疊開始的地方）中產(chǎn)生。大約7000種不同的蛋白質(zhì)（占人體所有蛋白質(zhì)的1/3）在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中制造。分泌蛋白質(zhì)負責從人體的酶到免疫和消化系統(tǒng)的一切，必須正確折疊才能使人體正常運作。

而一種稱為“伴侶”的特殊分子，有助于將蛋白質(zhì)折疊成最終形狀，同時其還能識別錯誤折疊，并在它們造成損害之前“解決”它們。

“伴侶系統(tǒng)”的發(fā)現(xiàn)，歸功于糖蛋白組學和質(zhì)譜分析，但研究人員希望其還能夠回答25年來一直懸而未決的問題：“伴侶”如何知道7000種不同的蛋白質(zhì)折疊哪些是正確的？

此次研究給出的答案，涉及一種被稱為UGGT的“內(nèi)質(zhì)網(wǎng)守門人”酶，以及一系列稱為N-聚糖的碳水化合物標簽，這些標簽與蛋白質(zhì)氨基酸序列中的特定位點相連。

研究人員使用CRISPR編輯后的細胞修改了“伴侶”網(wǎng)絡，同時開發(fā)了創(chuàng)新的糖蛋白組學技術。他們發(fā)現(xiàn)，UGGT酶把糖放置在特定位置來“標記”錯誤折疊的蛋白質(zhì)。這是一種代碼，“伴侶系統(tǒng)”可讀取它，接著準確確定折疊過程中出現(xiàn)問題的位置以及如何修復。

這一結(jié)果為最終治療由錯誤折疊蛋白質(zhì)引起的數(shù)百種疾病打開了大門。

總編輯圈點：

蛋白質(zhì)折疊是個迷人的課題。在行使功能時，蛋白質(zhì)會在短時間內(nèi)折疊成特定的三維結(jié)構(gòu)。對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的解析和預測，可以幫助人們在分子層面理解生命活動的機理。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，伴侶系統(tǒng)能指導蛋白質(zhì)折疊成最終形狀，還能識別錯誤的折疊并加以修復。本文研究發(fā)現(xiàn)，UGGT酶把糖放置在特定位置來“標記”錯誤折疊的蛋白質(zhì)，伴侶系統(tǒng)可讀取這段代碼。很多疾病恰恰是由錯誤的折疊引起，了解伴侶系統(tǒng)如何識別錯誤，也就為人類解決類似問題開辟了道路。