β-actin N-端精氨酸残基作用被破译

　　

生物通报道：Kashina 及其同事在Science上发表文章说β-actin的精氨酸与肌动蛋白丝细胞骨架和细胞的运动有关。在蛋白的N-端加上Arg残基的翻译后修饰在胚胎发生、心脏血管发育和血管新生过程中至关重要。然而直至目前，由Arg-tRNA protein transferase-1 (ATE1)催化的精氨酸化的分子生物学效应以及体内精氨酸修饰过的蛋白的分子生物学效应还没有被研究清楚。

“精氨酸通过作用于单一的蛋白靶标（single protein target），能够在分子和细胞水平发挥广泛作用。”

体内N－端加有精氨酸的肌动蛋白是研究精氨酸作用的有力靶标。通过分析整个细胞溶解物中的肌动蛋白异构体（isoforms）研究人员发现，Arg可以加在β-actin的Asp3残基上，并且体内大约40％的β-actin都加有精氨酸残基。

这种精氨酸修饰的作用到底是什么呢？以前一直认为精氨酸与蛋白降解现象有关，在此实验中研究人员发现β-actin的稳定性没有受到影响。通过免疫沉淀反应比较野生型和ATE1^-/-突变细胞发现，β-actin与其它蛋白的相互作用也没有受到影响。但是，精氨酸修饰影响肌动蛋白丝的聚合。在ATE1^-/-细胞提取物中，肌动蛋白丝成簇、细丝状聚合。

通过对比野生型细胞和ATE1^-/-细胞的形态、运动和肌动蛋白细胞骨架，研究人员发现精氨酸影响β-actin的生物学功能。缺乏精氨酸，β-actin在细胞内的分布状况改变，片层形成（lamella formation）过程被破坏进而导致ATE1^-/-细胞运动能力下降。通过向ATE1^-/-细胞瞬时转染已被精氨酸修饰的β-actin结构，可以挽救这种片层缺陷。

Kashina 及其同事得出结论：精氨酸能够通过单一蛋白位点，发挥广泛的分子水平和细胞水平作用。他们认为β-actin的精氨酸残基富裕肌动蛋白丝大量的正电荷以阻止其相互聚集。这些有利于在移动细胞的前导端（leading edge）形成一个较为松散的肌动蛋白网络以调节移动细胞的片层形成。（生物通记者 子元）