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为探究小热休克蛋白(sHSPs)识别早期聚集错误折叠蛋白的机制,研究人员对人 HSPB5 及疾病突变体 R120G、D109H 展开研究。发现突变体为组成型激活伴侣蛋白,野生型可随条件可逆转换状态,该研究为理解 sHSPs 功能机制提供新视角。
从细菌到人类均存在的小热休克蛋白(small heat shock proteins, sHSPs)是目前了解最少的蛋白伴侣。HSPB5(又称 αB - 晶状体蛋白)是人类 10 种 sHSP 中表达最广泛的之一,在肌肉、大脑和眼晶状体中持续高水平存在。HSPB5 的高无序性阻碍了其结构 - 功能关系的解析。为揭示其作用机制,研究人员比较了人源 HSPB5 及其两个疾病相关突变体 R120G 和 D109H。本以为能发现突变导致功能丧失的机制,却意外发现突变体是组成型激活的伴侣蛋白,而野生型 HSPB5 可随环境条件在非激活(低活性)和激活(高活性)状态间可逆转换。通过分析无序区域的相互作用和可及性,研究发现对伴侣活性至关重要的无序 N 端区域(N-terminal regions, NTR)在 HSPB5 寡聚体中形成复杂的相互作用网络,在非激活状态下被隔离于溶剂之外。无论是突变还是激活的 pH 变化,都会引起网络重排,使 NTR 部分暴露,更易结合聚集的客户蛋白。尽管短期有益,但突变体无法恢复低活性、低 NTR 可及性状态,导致共聚集倾向增加,可能引发早期白内障。研究结果支持伴侣活性和溶解性通过准有序 NTR 及其多重竞争相互作用调节的模型。