摘要：德克薩斯大學達拉斯分校的一位生物工程師開發出了一種合成酶，可以控制信號蛋白Vg1的行為，Vg1在脊椎動物胚胎的肌肉、骨骼和血液的發育中起著關鍵作用。
德克薩斯大學達拉斯分校的一位生物工程師開發出了一種合成酶，可以控制信號蛋白Vg1的行為，Vg1在脊椎動物胚胎的肌肉、骨骼和血液的發育中起著關鍵作用。
研究小組正在斑馬魚身上使用一種稱為合成處理(SynPro)系統的新方法來研究Vg1是如何形成的。通過了解發育中的動物信號形成的分子規則，研究人員的目標是設計出能夠在治療或預防疾病中發揮作用的機制——比如給細胞新的指令。
P.C. Dave P. Dingal博士是Erik Jonsson工程與計算機科學學院的生物工程助理教授，他和他的同事們于10月16日在《PNAS》上發表了他們的研究成果。
圖1 控制轉化生長因子-β信號Vg1生物發生的分子機制
Dingal說:“我們對如何利用合成酶來控制天然蛋白質，包括致病蛋白質很感興趣。我們的希望是建立生物回路，最終，我們可以將其引入細胞并賦予它們新的功能，比如能夠檢測癌癥或在分子水平上解決細胞疾病。"
Dingal說，斑馬魚是觀察信號蛋白如何加工和分泌的理想模型，因為斑馬魚不僅與人類基因組有大約70%的相似性，而且它們還很小，易于在顯微鏡下生長和成像。
研究人員研究了兩種蛋白質Vg1和Nodal之間的相互作用。研究小組調查的一個問題是，為什么Vg1在與Nodal配對形成一種更大的稱為異源二聚體的蛋白質復合物之前保持失活狀態。異源二聚體是從細胞分泌的，并向胚胎細胞發出信號，使其分化為特定的組織和器官。
Dingal說:“我們發現有一些蛋白質像伴侶一樣與Vg1結合，迫使它保持非活性單體的狀態。然而，在Nodal存在的情況下，伴侶蛋白被釋放，然后Nodal可以與Vg1二聚化。"
圖2 前結構域切割影響Vg1 Nodal信號傳導，但不影響分泌
研究人員發現，配對的行為不足以激活Vg1和Nodal。二聚體的Vg1部分必須在細胞的其他部分進行額外的處理，包括在高爾基體中，酶從Vg1部分切掉或切割不必要的氨基酸，就像園丁修剪玫瑰叢一樣。
為了研究Vg1經歷的過程，Dingal和他的同事們開發了一種操縱蛋白質的方法。利用一種來自病毒家族的切割酶，研究人員開發了一種合成酶，可以直接從斑馬魚胚胎的Vg1中切割特定的氨基酸。
他們發現Vg1-Nodal異源二聚體在從細胞中釋放出來與靶細胞上的受體結合之前不需要經歷切割。然而，Vg1必須經過切割才能激活靶細胞上的信號，而不需要切割Nodal。
Dingal將在該項目的下一階段繼續研究這些蛋白質，以確定諸如伴侶蛋白用來控制信號復合物組成的分子規則。他最近從美國國立衛生研究院的國家普通醫學科學研究所獲得了190萬美元的資助(R35GM150967)，用于繼續他的研究。
參考資料
[1] Molecular mechanisms controlling the biogenesis of the TGF-β signal Vg1
