撰文 |小柚
责编 |酶美
细胞中大部分蛋白需要与其他蛋白结合，并形成蛋白复合物发挥功能。然而这却不是一件容易的事，因为一个蛋白需要在复杂拥挤的细胞环境中准确的找到复合体的其他亚基，并避免与其他蛋白的非特异性结合。
目前的研究显示，为保证蛋白复合体高效且正确地组装，细胞采取的策略包括：精细地控制各蛋白的表达量以匹配复合物亚基间的化学计量【1】；使用分子伴侣指导蛋白结合【2-4】；不同亚基蛋白的合成共定位【5-7】；及时将翻译产物进行组装等【3，8-9】。在这些模型中，都需要已折叠好的蛋白通过自由扩散与其新生的伙伴亚基结合（co-post assembly）（图1）。
图1.绿色为新生蛋白，红色为已完成翻译并折叠好的蛋白。
近日，来自德国海德堡大学的Günter Kramer和Bernd Bukau教授在Science发表研究“Interactions between nascent proteins translated by adjacent ribosomes drive homomer assembly”，该研究通过蛋白质组分析，发现共翻译-组装（co-co assembly）是新生蛋白亚基组装成蛋白二聚体的通用且高效的策略。
在这项研究中，研究者提出了一个很有创意的模型：“在同一条mRNA上翻译的蛋白，能否边翻译边结合，并最终形成具有活性的蛋白二聚体形式？”这个模型能够规避已完成翻译折叠的蛋白如何有效的自由扩散到需要结合的蛋白附近这一问题。
为了验证这一假说，研究者利用核酸酶处理细胞裂解液，再通过密度梯度离心分离核糖体。在核酸酶的处理下，分布在同一mRNA上的核糖体会由于mRNA被消化而形成单个的核糖体；而如果两个核糖体翻译的新生蛋白结合，那么这两个核糖体在核酸酶处理后，形成二聚核糖体。
确实，通过密度梯度离心，研究者观察到有一部分核糖体形成了二聚体。那么这些核糖体是否是被新生蛋白连接的呢？在嘌呤霉素和一定浓度的蛋白酶K处理下，研究者发现这些二聚核糖体又恢复了单个核糖体的状态，说明它们确实是由新生蛋白连接的。
那么，什么样的蛋白更倾向采用边翻译边组装的机制形成同源二聚体呢？研究者一共鉴定了829个高可信度的采用此策略的蛋白，进一步分析显示这些蛋白含有特定的结构域，包括Coiled coil，BTB，BAR，RHD和SCAN等，其中蛋白N端Coiled coil结构最普遍。
总的来说，该研究通过核糖体分离和测序，发现了一种新的蛋白组装的方式，称为共翻译共组装（co-co assembly）（图2）。这种方式比通过自由扩散形成蛋白复合物的方式要更加的高效和准确，因为待结合的新生肽链在相邻的核糖体上距离更近。同时，这样的蛋白组装方式使得形成二聚体的两个蛋白来自同一条mRNA，避免非特异性结合。该模型的提出对理解生物体内蛋白组装的效率和正确性的保证有重要意义。
https://science.sciencemag.org/content/371/6524/57
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