《自然通讯》：监测单个蛋白质去折叠

通过孔道的蛋白质转运，是许多生物功能所必不可少的。目前，一种新的方法，可让研究人员监测这整个过程中的单个蛋白。相关研究结果发表在最近的《自然通讯》（Nature Communications）杂志。

　　

生物通报道：通过孔道的蛋白质转运，是许多生物功能所必不可少的。目前，一种新的方法，可让研究人员监测这整个过程中的单个蛋白。它们是如何通过的？了解更多……

蛋白质运输是正常细胞功能的一个重要组成部分。在任何特定的时刻，成千上万的蛋白质通过孔道，从一个器官转运到另外一个器官，保持细胞的健康和繁荣。

蛋白质运输也在发病机制中发挥重要的作用。各种细菌毒素能够创建它们自己的孔道，使它们进入细胞。但是，到目前为止，蛋白质如何转运到细胞内部和外部的基本力学，仍然是一个谜。

牛津大学化学生物学教授Hagan Bayley指出：“在许多状况下，蛋白质需要从细胞的一个隔间转运到另一个。有时候，蛋白质折叠过大，不能通过运输系统，就无法将它们从一个地方运输到另外一个地方。所以，我们试着做真正基本的科学实验，来更好地确定折叠蛋白质如何被去折叠，通过蛋白质孔道，进入另一个隔间，然后在另一边进行再折叠。”

为此，Bayley及其研究小组，在给细胞膜施用低电压后，观察单个分子，在《自然通讯》（Nature Communications）杂志描述了他们的结果。通过监测穿过α-溶血素孔道的离子电流，Bayley及其同事们能够跟踪一个单一蛋白（硫氧还蛋白）的行为，随着它去折叠，通过孔道，然后在另一边再折叠。他们发现，随着蛋白质通过孔道，在蛋白质上开始的过程，改变了蛋白质的行为。

Bayley称：“无论你拉动C末端还是N末端，都会影响运输率。当它来自于N末端时，一些分子非常快速地完成去折叠。原因是，当你拉动蛋白质时，它在孔道入口处被压扁。所以，我们看到蛋白质去折叠的方式不同，这取决于你拉动的是蛋白质的哪一端。”

Bayley说，这种差异有助于我们更好地了解蛋白质运输的生物学机制，对于肉毒菌（Botulinum）这样的毒素如何进入细胞，获得了更好的见解。这些见解可能有助于纳米技术应用于检测蛋白质及其修饰的发展。

（生物通：王英）

延伸阅读：PNAS：揭开跨膜蛋白折叠的神秘面纱

生物通推荐原文摘要：
Protein co-translocational unfolding depends on the direction of pulling
Abstract: Protein unfolding and translocation through pores occurs during trafficking between organelles, protein degradation and bacterial toxin delivery. In vivo, co-translocational unfolding can be affected by the end of the polypeptide that is threaded into the pore first. Recently, we have shown that co-translocational unfolding can be followed in a model system at the single-molecule level, thereby unravelling molecular steps and their kinetics. Here, we show that the unfolding kinetics of the model substrate thioredoxin, when pulled through an α-haemolysin pore, differ markedly depending on whether the process is initiated from the C terminus or the N terminus. Further, when thioredoxin is pulled from the N terminus, the unfolding pathway bifurcates: some molecules finish unfolding quickly, while others finish ~100 times slower. Our findings have important implications for the understanding of biological unfolding mechanisms and in the application of nanopore technology for the detection of proteins and their modifications.