PNAS：膜蛋白轉運之謎

　　膜蛋白對于細胞正常功能至關重要，但人們并不清楚這些蛋白在細胞內合成后，是如何到達膜上的特定位點的。日前，科學家們鑒定了負責膜蛋白進出的分子機器，解答了這一重要的分子生物學謎題。他們希望這一突破性成果能夠最終被用于抗菌藥物的設計。

　　Bristol大學和歐洲分子生物學實驗室EMBL的研究團隊，利用新基因工程技術分離了關鍵的膜蛋白運輸機器——holo-translocon。文章于二月十七日發表在美國國家科學院院刊PNAS雜志上。研究指出，這一發現可以應用到新興的合成生物學領域，幫助人們開發擁有特殊功能的新型膜蛋白。

　　細胞膜與膜蛋白一直是當前生物學研究的熱點之一。細胞膜(cell membrane)又稱細胞質膜，是細胞表面的一層薄膜，有時也被稱為細胞外膜或原生質膜。其主要結構成分一般是蛋白質占60%-80%，類脂占20%-40%，碳水化合物約占5%(分布在類脂和蛋白質之間)。

　　膜蛋白是指結合在細胞或細胞器膜上的蛋白質，包括接收外界信號分子的受體蛋白、進行物質運輸的載體蛋白和通道蛋白等，對于細胞的正常功能至關重要(例如信號轉導、物質運輸和細胞間通訊)。膜蛋白和受體是制藥行業中研究最多的一類藥物靶點。目前約2/3的治療分子靶標一個或多個膜蛋白。

　　研究人員指出，holo-translocon是一種獨特的大型膜蛋白復合體，它不僅能夠將膜蛋白插入細胞膜，還介導了外膜蛋白的分泌。Bristol大學的研究團隊與EMBL的Drs Christiane Schaffitzel、Imre Berger合作，共同完成了這項研究。

　　文章的資深作者，Bristol大學的生化系教授Ian Collinson說：“這一發現非常重要，因為它解決了生物學領域的一個突出問題。膜蛋白的插入和分泌，是所有器官所有細胞所必須的基礎過程。我們展示了holo-translocon的工作機制，在此基礎上人們可以對其元件進行逐個分析，以便更好的設計和篩選抗菌藥物。”

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　　在許多蛋白分泌和膜蛋白插入裝置中，蛋白通道都是由SecY/61復合體組成的，SecYEG是其細菌版。研究人員發現，SecYEG能與高度保守的YidC、SecDF–YajC相互作用，幫助膜蛋白通過易位進出細胞膜。他們成功過表達并分離了上述復合體組成的holo-translocon(HTL)。

　　研究顯示，HTL能幫助翻譯中的膜蛋白插入細胞膜，并促進外膜蛋白的翻譯后分泌。這種HTL的效率要高于單純的SecYEG,二聚體。文章指出，在此基礎上人們可以根據不同運輸底物的需要，改進HTL的分泌和插入能力。 或者開發類似分子機器，介導底物進出真核生物的內質網和線粒體膜。