西亚试剂：蛋白酶体ATPase蛋白功能性研究

近日，美国加州大学的Philip Coffino等人研究发现，蛋白酶体ATPase蛋白不同的同源亚型具有自己独特的功能。相关论文发表在4月5日的The Journal of Biological Chemistry。

蛋白酶体(proteasomes) 是在真核生物和古菌中普遍存在的，在一些原核生物中也存在的一种巨型蛋白质复合物。在真核生物中，蛋白酶体位于细胞核和细胞质中。主要作用是降解细胞不需要的或受到损伤的蛋白质。

依赖蛋白酶体的降解过程包括蛋白底物的移位及去折叠。六种不同的但同源的蛋白酶体ATPase蛋白Rpt1~6，形成了一个作用于底物的异六聚环。这个轴向定位的环(Ar-Phi loop)的运动与ATP水解作用一致，吸引底物并推动它进入蛋白水解空腔。

在酿酒酵母中，存在的六种Rpts的Ar-Phi环上的芳香族残基都是络氨酸，这种氨基酸被认为具有与底物有关的重要功能。为此，研究人员构造了六种新的菌株，这些菌株中，Ar-Phi环上的Tyr均突变为Ala（丙氨酸）。

结果发现，突变菌株能够存活但是具有不同的表型。rpt3、rpt4及rpt5的Tyr/Ala突变体聚集在ATPase六聚体的一侧，这是降解功能受损的表型。

与此相反，rpt1、rpt2及rpt6的突变体在降解能力上等同或者超过了野生型。然而，在泛素蛋白酶体系统面临压力的条件下，rpt1及rpt6突变体也有一些缺陷，比如限制了细胞生长以及生存的能力。

出乎意料的是，rpt3突变体反而能够生长得更快但是更小，实验发现，它有一个与G1细胞周期蛋白的错误调节有关的缺陷。因此，这种rpt3表型可能来源于细胞周期调控蛋白降解作用的改变。

实验表明，5种Rpt亚型的突变，能偶增强蛋白酶体ATPase的活性，这意味着Ar-Phi环与ATP水解作用位点能够双相耦合。

这个结果阐明了不同的Rpt蛋白所具有的不同的特殊功能，对认识体内独特的蛋白酶体ATPases提供了一个新的视角。（