我們都知道，要找到像隱形眼鏡這樣的小東西融入背景是多么困難。同樣，生物學(xué)家也很難在細(xì)胞復(fù)雜的背景下找到微小的蛋白質(zhì)。但是，科學(xué)家們?cè)絹?lái)越多地認(rèn)識(shí)到，這些被傳統(tǒng)檢測(cè)方法忽視的微蛋白也可以發(fā)揮重要的生物學(xué)作用。

利用一種新的微蛋白檢測(cè)策略，索爾克的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種人類(lèi)微蛋白，它參與了細(xì)胞的關(guān)鍵任務(wù)之一:清除不再需要的遺傳物質(zhì)。這種新分子可以更好地理解包括疾病基因在內(nèi)的基因水平是如何在細(xì)胞中被控制的。

Salk教授Alan Saghatelian是這篇發(fā)表在2016年12月5日《自然化學(xué)生物學(xué)》(Nature Chemical Biology)雜志上的論文的資深作者之一。“你可以對(duì)整個(gè)人類(lèi)基因組進(jìn)行測(cè)序，卻永遠(yuǎn)不知道有像這樣的蛋白質(zhì)存在，因?yàn)樗塘?，長(zhǎng)度低于基因分配算法通常要求的長(zhǎng)度。”

在細(xì)胞中，一個(gè)基因的DNA被轉(zhuǎn)錄成mRNA，然后mRNA指導(dǎo)特定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。在必要的蛋白質(zhì)被創(chuàng)造出來(lái)后，RNA藍(lán)圖被循環(huán)以停止蛋白質(zhì)的生產(chǎn)。雖然這一過(guò)程對(duì)健康細(xì)胞至關(guān)重要，但沒(méi)有人知道在這一過(guò)程中有一種關(guān)鍵的微蛋白，稱(chēng)為NoBody(非注釋P-body游離多肽)。

Saghatelian和Salk的研究人員焦馬(焦馬與合著者Sarah Slavoff和第一作者Nadia D’lima都來(lái)自耶魯大學(xué))決定不研究任何人，因?yàn)槠湫蛄性谡麄€(gè)進(jìn)化過(guò)程中都是保守的，這表明它在人類(lèi)生物學(xué)中具有關(guān)鍵作用。他們的實(shí)驗(yàn)表明，沒(méi)有人會(huì)與參與mRNA循環(huán)過(guò)程的蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，而這些蛋白質(zhì)已知會(huì)形成P-body granululs (P-body granululs)，即由mRNA和蛋白質(zhì)組成的簇，它們執(zhí)行分解mRNA的第一步。研究小組發(fā)現(xiàn)，無(wú)人進(jìn)入這些細(xì)胞后，P-body顆粒消失，細(xì)胞內(nèi)無(wú)人水平的改變會(huì)干擾RNA的循環(huán)途徑，從而凸顯無(wú)人的生化功能，并可能成為未來(lái)RNA功能障礙治療的潛在靶點(diǎn)。

Saghatelian說(shuō)，這種分子被忽視了這么長(zhǎng)時(shí)間的部分原因是，沒(méi)有人知道沒(méi)有人存在。此外，沒(méi)有人尋找微蛋白，因?yàn)檫€不清楚是否有微蛋白具有重要的功能。“NoBody的發(fā)現(xiàn)及其在mRNA循環(huán)中的功能表明，我們發(fā)現(xiàn)的數(shù)百種其他微蛋白中，至少有一部分可能也具有功能，這是一個(gè)令人興奮的命題，”他說(shuō)。

Slavoff補(bǔ)充說(shuō):“事實(shí)上，一直以來(lái)都沒(méi)有人出現(xiàn)在這個(gè)深入研究的蛋白質(zhì)復(fù)合物中，但是完全沒(méi)有引起我們的注意。這一事實(shí)充分說(shuō)明，還有多少目前未知的微蛋白可能與重要的細(xì)胞機(jī)制有關(guān)。”

為了解決檢測(cè)的問(wèn)題，找出哪些小的微蛋白可能被忽略，這篇論文的作者結(jié)合了基因組測(cè)序和蛋白質(zhì)質(zhì)譜(蛋白質(zhì)組學(xué))來(lái)預(yù)測(cè)和識(shí)別非注釋的微蛋白。研究小組首先從通常研究的骨髓白血病細(xì)胞系中分離出細(xì)胞內(nèi)容物，然后去除較大的蛋白質(zhì)，只留下較小的蛋白質(zhì)。然后他們使用一種叫做液相色譜-質(zhì)譜蛋白質(zhì)組學(xué)的分析化學(xué)技術(shù)來(lái)確定樣品中每一種蛋白質(zhì)，包括微蛋白的氨基酸序列。

為了找出這些基因?qū)?yīng)的基因，研究小組使用自制的計(jì)算方法來(lái)預(yù)測(cè)骨髓細(xì)胞總mRNA含量中的每一種可能的微蛋白，并使用基因組學(xué)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行測(cè)序。然后使用這個(gè)自定義數(shù)據(jù)庫(kù)搜索他們的蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)尋找新的微蛋白，并發(fā)現(xiàn)了400多個(gè)新的微蛋白，包括NoBody。

“我們從基因組數(shù)據(jù)中預(yù)測(cè)了數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的理論蛋白質(zhì)序列，但關(guān)鍵是利用質(zhì)譜數(shù)據(jù)來(lái)確定這些預(yù)測(cè)的序列中哪些是真實(shí)的，”馬說(shuō)，他是Saghatelian實(shí)驗(yàn)室這個(gè)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人。

該小組認(rèn)為，沒(méi)有人可能會(huì)發(fā)出可能與疾病有關(guān)的其他重要微蛋白的信號(hào)。蛋白質(zhì)顆粒存在于許多生物過(guò)程中，在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中尤其重要。在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，蛋白質(zhì)聚集在一起，例如與阿爾茨海默氏癥有關(guān)的淀粉樣斑塊中。

Saghatelian博士同時(shí)也是Frederik Paulsen博士的主席，他補(bǔ)充說(shuō):“雖然沒(méi)有人與阿爾茨海默病或其他疾病沒(méi)有直接關(guān)系，但這一發(fā)現(xiàn)表明，其他微蛋白可能也有關(guān)系。”“在生物學(xué)和疾病中尋找和表征這些其他微蛋白代表了分子生物學(xué)一個(gè)激動(dòng)人心的前沿。”