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研究人員在蛋白表達(dá)研究方面取得重要進(jìn)展
作者：朱漢斌  來源：中國科學(xué)報
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近日，華南理工大學(xué)教授黃明濤團(tuán)隊(duì)在蛋白表達(dá)研究方面取得重要進(jìn)展，成功揭示了轉(zhuǎn)錄超級延伸復(fù)合體（Sec）亞基Sec72在信號肽介導(dǎo)蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)過程中的功能作用，并創(chuàng)新性地提出基于Sec72缺失的分泌增強(qiáng)策略。相關(guān)成果發(fā)表于Research。
蛋白分泌過程高度依賴信號肽引導(dǎo)底物蛋白跨膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。Sec復(fù)合體作為真核生物翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)的核心通道，其整體功能雖已有一定研究基礎(chǔ)，但像Sec72這類亞基在應(yīng)對不同屬性信號肽底物時的具體作用機(jī)制，仍缺乏深入的比較與系統(tǒng)性解析。
為攻克這一科學(xué)難題，在國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項(xiàng)目資助下，研究人員聚焦釀酒酵母內(nèi)質(zhì)網(wǎng)靶向與跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開深入研究。他們系統(tǒng)比較了不同疏水性信號肽介導(dǎo)蛋白分泌的具體表現(xiàn)，同時深入分析Sec72缺失所引發(fā)的表型變化以及相關(guān)細(xì)胞調(diào)控響應(yīng)。
研究結(jié)果令人振奮：敲除SEC72基因能夠顯著提高攜帶強(qiáng)疏水信號肽底物的分泌效率。研究人員通過對代表性信號肽SP-NCW2的H區(qū)進(jìn)行氨基酸替換，精心構(gòu)建了疏水性梯度突變體，成功驗(yàn)證了分泌能力與信號肽疏水性之間存在緊密的對應(yīng)關(guān)系，并且發(fā)現(xiàn)分泌效率在特定疏水性范圍內(nèi)會發(fā)生明顯變化。
進(jìn)一步深入分析表明，Sec72缺失不僅伴隨著蛋白折疊與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工能力的增強(qiáng)，還引發(fā)鐵代謝和細(xì)胞壁重構(gòu)等多個關(guān)鍵生物過程發(fā)生顯著變化。在此基礎(chǔ)上，研究人員對Sec72缺失菌株實(shí)施組合代謝工程改造，成功構(gòu)建出高分泌菌株，其蛋白分泌量高達(dá)6.5g/L。
該研究系統(tǒng)揭示了Sec72對不同信號肽屬性底物的選擇性分泌調(diào)控效應(yīng)，提出并驗(yàn)證了以Sec72缺失為核心的增強(qiáng)分泌策略。同時，從信號肽屬性、轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制與細(xì)胞系統(tǒng)響應(yīng)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)出發(fā)，深化了人們對真核分泌起始機(jī)制的理解。在此基礎(chǔ)上，明確了構(gòu)建高效分泌底盤的關(guān)鍵改造靶點(diǎn)及組合優(yōu)化途徑，為酵母重組蛋白表達(dá)體系的性能優(yōu)化與應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)和有力的技術(shù)支持，也為工業(yè)酶、功能蛋白及蛋白藥物的生物制造提供了切實(shí)有效的工程化策略。
值得一提的是，近年來，黃明濤團(tuán)隊(duì)在釀酒酵母蛋白分泌效率優(yōu)化方面持續(xù)發(fā)力，已取得多項(xiàng)重要研究進(jìn)展。
相關(guān)論文信息：http://doi.org/10.34133/research.1119
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