根据遗传蓝图，单个氨基酸在我们细胞的蛋白质工厂(核糖体)中组装成长氨基酸链(蛋白质)。每个新形成的蛋白质都以氨基酸蛋氨酸开始。一旦不断增长的氨基酸链通过“核糖体隧道”离开蛋白质工厂，这种氨基酸通常会在蛋白质合成过程中再次分裂。在这些情况下，甲硫氨酸的切除对于确保细胞中相应蛋白质的后续功能至关重要。

核糖体看门人研究揭示真核生物蛋白质工厂的分子控制中心

引起这种裂解的酶是已知的。根据其功能，它们被称为甲硫氨酸氨基肽酶(METAP)。到目前为止，尚不清楚METAP如何与蛋白质工厂接触，并在正确的地点和时间，导致特定蛋白质中甲硫氨酸的切除。来自康斯坦茨大学(德国)的生物学家ElkeDeuerling、MartinGamerdinger和他们的团队，以及来自苏黎世联邦理工学院(瑞士)的NenadBan和他的同事，现在已经阐明了这个问题。《Science》杂志发表的结果显示：METAP进入蛋白质工厂是由一种名为NAC(“新生多肽相关复合物”的缩写)的“核糖体看门人”控制的。

比以前已知的功能更广泛

就在去年(2022年)，Deuerling和Gamerdinger领导的团队才能够阐明NAC在核糖体隧道中发挥重要的分选功能。“我们能够证明NAC像守门人一样位于隧道出口前面。在那里，它通过专门将蛋白质和运输分子结合在一起来控制蛋白质向内质网(ER)(细胞内的膜网络)的运输。SRP)”，Deuerling总结了之前的研究结果。

在他们的新研究中，研究人员现在表明，看门人的分选功能比以前已知的更广泛，甚至更重要，并且NAC还确保从新生蛋白质中正确切除蛋氨酸。

在转运至内质网的蛋白质中，第一个氨基酸蛋氨酸是转运信号的一部分。Gamerdinger解释说：“这些蛋白质中的蛋氨酸切除会破坏信号，从而阻止其转运到细胞膜网络中，这将不可避免地导致细胞死亡。”如何防止这些传输信号被METAP破坏是来自康斯坦茨和苏黎世的科学家们现已解决的一个重大科学难题：看门人NAC与METAP1和核糖体隧道出口处的核糖体形成复合物。只有在该复合物中，酶才能从新形成的蛋白质中切除蛋氨酸。

一旦带有转运信号的蛋白质离开核糖体隧道，这种情况就会发生变化。然后，蛋白质信号序列和NAC之间的相互作用导致看门人改变其在核糖体隧道中的位置。结果，METAP1失去了与NAC的结合，从而失去了裂解蛋氨酸的能力。随着看门人位置的改变，运输分子SRP可以访问新的结合界面。Gamerdinger解释说：“这种机制意味着缺乏信号序列的蛋白质可以通过甲硫氨酸切除进行特异性修饰。相比之下，那些被转运到内质网的蛋白质则不受METAP1的影响。”

看门人作为调解多面手?

研究人员推测，NAC可能在核糖体隧道中具有其他类似的介导功能，从而承担一般分子控制中心的作用。

“有大量的酶和转运分子，如METAP1和SRP，在蛋白质合成过程中与新生蛋白质相互作用。因此，未来的研究必须表明NAC是否也在调节对蛋白质合成至关重要的其他过程中发挥作用。我们细胞的功能，”杜尔林说。