Cell：蛋白质的生命，愈老弥坚

一些蛋白行为异乎寻常：越“老”，生命周期越长，来自德国Max Delbrück分子医学中心（MDC）的研究人员发现这个近乎悖论的规律，他们追踪了mRNA翻译成编码蛋白过程中出现的上千个分子的生命周期，发现细胞最初会生成过量数目的多种蛋白，然后大部分蛋白立即被降解了。

　　

——系统生物学发现蛋白会随着存在时间的增长变得越来越稳定

生物通报道：一些蛋白行为异乎寻常：越“老”，生命周期越长，来自德国Max Delbrück分子医学中心（MDC）的研究人员发现这个近乎悖论的规律，他们追踪了mRNA翻译成编码蛋白过程中出现的上千个分子的生命周期，为揭示某些基因多余拷贝相关疾病提出了新观点。

这一研究成果公布在10月6日Cell杂志在线版上，由国际研究小组合作完成，领导研究的是MDC的Matthias Selbach 教授，Selbach 教授致力于细胞如何控制蛋白质合成，他利用脉冲稳定同位素标记(pSILAC)技术揭示了microRNA在细胞蛋白质合成中的至关重要的作用，由此获得了analytica Research奖。

从蛋白的整个生命周期来看，它具有许多不同的任务，并最终会通过一种有序的方式被降解。科学家们认为年轻的蛋白和年老的蛋白具有相关的降解风险，但这只适用于大部分的蛋白，还有大约十分之一的蛋白并不遵从这一规律，它们一旦达到了某个年龄阶段，就会一直存活下来，异常稳定。

（核糖体复合物，其上具有异常特征的蛋白被标记为红色）

在这项研究中，MDC，马普研究院等处的研究人员通过质谱分析方法追踪了人和小鼠培养细胞中的蛋白生命周期，质谱技术帮助他们观察不同时间里特殊分子的生成和定位，从而研究人员发现细胞最初会生成过量数目的多种蛋白，然后大部分蛋白立即被降解了，剩余的保存下来，并长期稳定发挥作用。

这解释了一个基因有多个拷贝，但为何不会像科学家们原本认为的出现多个拷贝的蛋白。比如说三体综合征——机体出现三个染色体拷贝，正常情况下只有两个，这种疾病的患者会过量表达染色体上基因的编码蛋白，这通常会导致失衡，和细胞内部压力。

然而对于这些新发现的长寿蛋白，细胞能通过早期蛋白的降解，保持平衡。“现在我们能更好的理解基因生产‘剂量’或比率，与编码蛋白产量之间的关联了，”文章通讯作者Selbach教授说。

大多数情况下，三体会导致生物机体在出生前就死亡了，但也有一些极端情况，比如唐氏综合症（21染色体有三个拷贝），这引发的后果没有那么严重。科学家们目前还不清楚为何不同的染色体出现三体情况会有不同的结果，但这有可能是由于某些影响染色体的蛋白的生命周期，因此Selbach教授接下来将进行这一方面的研究，“我们现在正在分析异常遗传组成中的其它细胞，希望能更深入了解多个基因片段的影响。”

编辑点评：

长寿蛋白并不是个新鲜名词，几年前Martin Hetzer等人就在细胞核中发现了一些长寿的蛋白质，2013年其研究组在Cell杂志上发表封面文章，报道了大脑中的一个能够存在更长的时间，甚至超过一年的小蛋白质亚群。

他们认为蛋白质的寿命可能是影响细胞衰老的一个重要因素。鉴别出所有的长寿蛋白质，使得我们将研究的焦点放在了这些特异的蛋白质上，它们有可能是老化蛋白质组中最薄弱的环节。解析“长寿”蛋白质组

（生物通：张迪）

原文检索：

Erik McShane et al. (2016):" Kinetic analysis of proteinstability reveals age-dependent degradation. " Cell.

Do young and old protein molecules have the same probability to be degraded? We addressed this question using metabolic pulse-chase labeling and quantitative mass spectrometry to obtain degradation profiles for thousands of proteins. We find that >10% of proteins are degraded non-exponentially. Specifically, proteins are less stable in the first few hours of their life and stabilize with age. Degradation profiles are conserved and similar in two cell types. Many non-exponentially degraded (NED) proteins are subunits of complexes that are produced in super-stoichiometric amounts relative to their exponentially degraded (ED) counterparts. Within complexes, NED proteins have larger interaction interfaces and assemble earlier than ED subunits. Amplifying genes encoding NED proteins increases their initial degradation. Consistently, decay profiles can predict protein level attenuation in aneuploid cells. Together, our data show that non-exponential degradation is common, conserved, and has important consequences for complex formation and regulation of protein abundance.