蛋白质相分离引发过氧化物酶体的生物发生过程,德国MB助力科研

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过氧化物酶pex5、pex13和pex14在过氧化物酶体靶向信号1 (pts1)通路的蛋白易位步骤中起关键作用。pex5通过识别pts1基序(羧基端三肽序列丝氨酸-赖氨酸-亮氨酸(skl)或其变体)与细胞质中的货物蛋白结合。货物结合时的构象改变暴露了一个内在无序区(idr),该区域与过氧化物酶体膜蛋白pex13和pex14相互作用,导致货物蛋白易位到过氧化物酶体基质。
在过氧化物酶体中没有观察到通道结构,也没有验证过运输的物理模型,但提供了一些证据,证明至少是瞬时形成的通道。在一项体外研究中,用pex14复合物重建的脂质膜在直径达9纳米的货物中显示出pex5 -货物依赖的离子电导。
pex5、pex13和pex14中idr的序列特征类似于核孔复合物(npc)的核孔蛋白,这为可能的转运机制提供了线索。值得注意的是,pex13在其idr中具有一系列tyr-gly (yg)重复序列。
研究人员推断这些残基可能通过π -π或π -阳离子相互作用发生llps,类似于核孔蛋白中ph - gly (fg)重复序列形成的llps,并构成npc的选择性渗透性过滤器;我们假设产生的凝聚形成了一个简单的、原始的、瞬态的类似npc的集合。
相关研究发表在《nature》上,文章标题为“peroxisome biogenesis initiated by protein phase separation”。
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这一假设为蛋白质进入过氧化物酶体提供了一种自然的解释,过氧化物酶通过llps形成生物分子凝聚物,并为货物通过过氧化物酶体膜运输创造了一个短暂的管道,pex5类似于核细胞蛋白充当穿梭受体。出芽酵母酵母s. cerevisiae pex13在其idr中具有芳香重复序列,pex5和pex13在其idr中具有明显的朊病毒样结构域(plds),这些结构域已被证明通过多价π -π或π -阳离子“贴纸”相互作用形成生物分子凝聚物。
事实上,在atp耗竭的情况下,过氧化物酶体蛋白以大型复合物的形式沉淀,这表明它们的形成先于易位。因此,研究人员开始验证过氧化物酶体蛋白转运通过pex5-cargo-pex13-pex14 llps发生的假设。
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