众所周知,蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分,生物体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。作为生命活动的主要承担者,蛋白质除了参与催化各类生物化学反应,还在生物体的身体结构、信息传递、免疫防卫等方面发挥着重要作用。通常,细胞内外各类生理生化过程不仅需要特定的功能蛋白质,还需要这些蛋白分子形成相应的高级结构和形状。因此,蛋白的状态直接影响机体各类生理生化反应的进行。
以往大量研究表明,蛋白的异常聚集会给细胞和生物体带来负面影响。蛋白分子是由不分支的肽链组成的,从新合成的肽链到具有特定三维结构和生理功能的蛋白质,需要复杂精细的肽链折叠和加工过程。
在许多情况下,这种“折叠错误”的蛋白会丧失原有的生理功能,而且其聚合物对细胞有害,会引起阿尔茨海默氏症、亨廷顿舞蹈症、肌萎缩侧索硬化症等中枢神经系统病症。
不过,近年来许多研究表明,蛋白聚集会给生物体带来正向作用,能够调控细胞分裂、胚胎的早期发育、机体的固有免疫反应等过程。日前,安徽农业大学生命科学学院计山明教授课题组近期研究发现,蛋白聚集具有正向生物学功能。果蝇对人体无害,拥有最全面的基因突变体类型、最丰富的遗传学杂交手段、最完备的转基因品系,是做生物实验最理想的材料之一。
计山明课题组以果蝇为模型,对果蝇Otu蛋白的酶学特性和生物学功能进行研究后发现,低复杂度结构域能够调控果蝇Otu蛋白的液—液相变过程,并在Otu“自我聚集”过程以及去泛素化酶活性中发挥重要作用。
研究同时发现,体内Otu蛋白的“自我聚集”行为和酶活是一个可调控过程。分子伴侣蛋白Bam与Otu蛋白形成复合物,促进Otu蛋白聚集,增强其去泛素化酶活性,协助参与对肠道免疫信号及寿命的调节。同时分子伴侣蛋白Bam的表达随年龄的增长呈动态性变化,在果蝇成长和衰老过程中,Bam的动态变化影响并调节了Otu的活性,从而调节果蝇寿命。
这一研究表明,蛋白聚集能够有效维持果蝇肠道内的免疫稳态,提高肠道的屏障功能,从而延长果蝇的寿命。