噬菌体伴侣蛋白OBP结构域与淀粉样蛋白互作机制及其病理调控意义

本研究针对噬菌体编码的独特单环伴侣蛋白OBP，通过构建其顶端结构域缺失突变体（OBPΔAD）和独立顶端结构域（AD），揭示了该伴侣蛋白在ATP依赖/非依赖条件下调控淀粉样蛋白（如α-synuclein和朊病毒蛋白）纤维化的新机制。研究发现OBPΔAD保留ATPase活性和七聚体结构，能通过内部空腔结合底物蛋白，为开发神经退行性疾病干预策略提供新靶点。

　　

在生命活动中，蛋白质的正确折叠是维持细胞功能的关键环节。分子伴侣（chaperonins）作为细胞内的"折叠助手"，能帮助新生肽链形成正确构象，并在应激条件下防止蛋白质聚集。然而，一类由噬菌体编码的GroEL样伴侣蛋白却展现出独特性质——它们既不需要辅助伴侣蛋白（co-chaperonins），也不具备典型II类伴侣蛋白的"内置盖子"结构。更引人注目的是，这类伴侣蛋白被发现能促进淀粉样蛋白（amyloidogenic proteins）的纤维化，而后者与阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病密切相关。这引发了一个关键科学问题：噬菌体伴侣蛋白如何通过其结构域调控淀粉样蛋白的病理转化？

为回答这一问题，俄罗斯科学基金资助的研究团队以荧光假单胞菌噬菌体OBP编码的单环伴侣蛋白为研究对象。通过构建两个关键突变体——仅含顶端结构域（apical domain, AD）的片段和缺失顶端结构域的OBPΔAD，系统研究了各结构域在蛋白质折叠调控中的作用。研究发现发表于《Archives of Biochemistry and Biophysics》。

研究采用冷冻电镜解析蛋白结构、圆二色谱（CD）分析构象变化、透射电镜（TEM）观察纤维形态等关键技术。通过比较野生型OBP与突变体的生物物理特性和功能差异，揭示了结构域间的协同机制。

表达和纯化
成功获得七聚体形式的全长OBP（404.25 kDa）、可溶性AD（20.38 kDa）及OBPΔAD。后者通过连接1-190aa和376-520aa片段构建，保持七聚体组装能力。

结构特性
OBPΔAD热稳定性降低但ATP结合可改善，CD谱显示其二级结构与野生型相似。关键发现是：顶端结构域缺失不影响七聚体形成，说明其他结构域足以维持寡聚化。

功能分析
ATPase活性测定显示OBPΔAD保留水解ATP能力。在ATP存在时，OBPΔAD仍能保护噬菌体内溶素（endolysin）免于热聚集，并促进α-synuclein和朊病毒蛋白纤维化。无ATP时，OBPΔAD通过内部空腔结合α-synuclein单体，抑制其自发纤维化。独立表达的AD片段同样展现ATP非依赖的淀粉样蛋白结合能力。

讨论与意义
这项研究首次阐明：1）噬菌体伴侣蛋白可通过不同结构域实现"双模式"调控——ATP依赖的纤维化促进和ATP非依赖的病理转化抑制；2）顶端结构域缺失后，中间结构域和赤道结构域形成的内部空腔仍具备底物结合能力；3）为神经退行性疾病中蛋白质错误折叠的干预提供了新思路，特别是针对α-synuclein等淀粉样蛋白的调控策略。研究还提示，噬菌体伴侣蛋白可能代表了一类进化上独特的分子伴侣亚群，其工作机制与传统I/II类伴侣蛋白存在本质差异。