本周我精读的文献题目是：Chaperones and protein folding in the archaea  （古细菌中的伴侣和蛋白质折叠）

这篇文章摘自 Biochemical Society Transactions (2009) Volume 37, part 1，从Biochemical Society Transactions www.biochemsoctrans.org 可以查询到

我精读的这篇文章，介绍了古菌伴侣蛋白帮助蛋白质折叠，古菌伴侣蛋白的结构和生化性质， 并简单介绍了古菌伴侣蛋白的结合和帮助蛋白质的折叠，及遗传分析。对于古菌伴侣蛋白的结构和化学性质方面读得不是很懂。下面是我总结的得到的相关内容。

有两个明确的系统发育类群，通常被称为第一组和第二组。第一类伴侣蛋白存在于细菌、叶绿体和线粒体中。第二类伴侣蛋白存在于真核细胞液和古菌中。第一组和第二组伴侣的相似性导致了结构上的显著相似性。两者均形成双环结构，每个环由7个(Ⅰ组)、8个(仅在古细菌中)组成，9个亚基组成(第II组)。第一组和第二组伴侣蛋白的主要区别在于，在第二组蛋白中，一种近似螺旋突起。

对古细菌基因组进行的细菌和真核分子伴侣同源物调查揭示了几个有趣的特征。所有古生菌都含有伴侣蛋白，也称为Hsp60s。 这些更类似于在真核细胞溶质中发现的II型伴侣蛋白，而不是在细菌，线粒体和叶绿体中发现的I型伴侣蛋白，尽管一些古细菌也含有I型伴侣蛋白同源物，可能是通过水平基因转移获得的。古细菌中伴侣辅助的蛋白质折叠是与真核生物和细菌相比，可能会显示出一些独特的特征。

伴侣辅助蛋白折叠

分子伴侣协助蛋白质折叠的必要性变得很明显，因为人们认识到，这一过程在细胞内受到限制，而在体外控制下不适用。

分子伴侣结合广泛的蛋白质，并帮助他们折叠到其最终的活性形式。伴侣的行为是动态的，而不是热力学的，并且大多数被认为是通过瞬间结合到多肽链的区域来工作的，否则这些区域很可能聚集或折叠在一起。没错。伴侣结合和介导随后折叠的方式取决于所涉及的特定分子伴侣。

分子伴侣的大小、结构、机制、发生、作用和重要性各不相同，因此对它们的概括可能会产生误导。

伴侣蛋白与展开或部分折叠的底物蛋白结合，并在不自发折叠的条件下协助折叠。这需要ATP的结合和水解。伴侣都是大的寡聚体，有两个环中的几个亚基，每个环上都有一个中心腔。

伴侣素的作用机制已经得到了深入的研究，特别是对大肠杆菌伴侣蛋白GroEL。在反应周期中，未折叠的蛋白质底物与ATP结合在双环复合物的一端(cis端)，然后结合另一个蛋白复合物在环中盖上空穴，并将基板移到这个腔中。然后底物在腔内折叠，这意味着它不与任何其他未折叠的蛋白质相互作用，这一过程可能导致聚集。另一种底物分子与反式环的结合使底物和底物从顺式环中释放出来，整个过程又开始于配合物的反式环上。ATP的水解是一种定时器机制，因为底物与反式环的结合要等到与顺式环结合的ATP被水解后才能发生。GroEL可以展开错误折叠的蛋白质，使它们能够再次通过折叠途径。另外(或另外)，它也可以利用环中的空腔(当缠结时成为笼)作为发生蛋白质折叠的场所。笼可以被动地工作，允许蛋白质在受保护的环境中折叠，或者它可能更活跃，限制有利于底物蛋白质的折叠状态。

目前有多种方法来测定伴侣的活性。其中最完整的是在没有伴侣存在的情况下，折叠不会发生的情况下，ATP依赖的蛋白质重新折叠。其他测试方法包括防止底物蛋白质的热聚集和未折叠蛋白的结合；这些都是有用的测试，但没有显示完全的伴侣活动。表显示了热小体蛋白质折叠能力的概要，而且可以看到，至少有一些考古学家伴侣的体外伴侣活性有明确的证据，尽管在体内的底物仍有待确定。

然而，值得注意的是考古学第二组伴侣的底物结合位点的位置仍然不完全清楚的。

对古伴侣蛋白的遗传分析

迄今为止，只有一位考古学家对伴侣的功能进行了遗传分析：遗传上可驯服的卤虫。火山有三个cct基因：cct1-cct3)，e其中的ACh可以被删除，但是为了生存，必须有其中的一个或第二个(如下图)。有证据表明cct 1和cct 2共同调节，因为一个基因的丢失会导致另一个基因的代偿性增加。最近的系统发育研究提出了这样一种可能性：在具有三个或三个以上基因的古细菌中，不同的热染色体亚基的功能可能会出现一些分化和分化。

总结：

考古学家们的研究还不如他们在真核生物和细菌中的亲属研究得那么好，但是这样的研究很可能会收获更多的成果，这两个方面都为我们提供了更深入的理解。对于在真核生物中更复杂的同系物，以及在许多古细菌生长的极端条件下，可以对蛋白质折叠的进一步了解。几种古细菌的改良遗传系统的出现预示着，在体内和体外观察之间的联系，包括对古菌是如何的理解，现在可能会取得快速的进展。包括了解在没有几个在细菌和真核生物中高度保守的伴侣家族的情况下，古细菌是如何生长得很好的。