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蛋白质半胱氨酸Cys上的谷胱甘肽化修饰作为一种可逆的氧化还原修饰,一方面可以保护蛋白免于发生磺酸化(-SO3H)等不可逆的氧化损伤,另一方面和磷酸化修饰一样发挥信号转导功能,传递氧化还原信号。Hsp70是蛋白质质量控制体系中的核心分子伴侣,对于生命体稳态平衡有极为重要的意义。除极少数Hsp70之外,大部分Hsp70都有至少1个Cys。深入挖掘Hsp70的氧化还原修饰机制,对帮助揭示蛋白质稳态的氧化还原调控机制及拓展对Hsp70功能的认识具有意义。
近日,中国科学院生物物理研究所柯莎研究组、陈畅研究组合作,发现人源应激型Hsp70的C末端底物结合域的α螺旋盖子上的两个半胱氨酸发生谷胱甘肽化修饰后,导致其C末端α螺旋盖子发生去折叠,从而暴露Leu542,该残基与底物结合域的相互作用导致了Hsp70底物结合部位的封闭,而不能结合其底物,这一过程随去谷胱甘肽化的发生而完全可逆。研究结果揭示了Hsp70的谷胱甘肽化修饰对其结构和功能的调控机制,阐明了人源应激型Hsp70的C端结构域上的谷胱甘肽化修饰,是一种调节Hsp70底物结合能力的新机制,可能在氧化应激时调节其底物的活性,从而传递氧化还原信号。
相关成果发表在《生物化学杂志》上。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委资助。
人源应激型Hsp70的C末端α螺旋盖子上的半胱氨酸(上图左)在氧化应激时发生谷胱甘肽化修饰,将导致α螺旋盖子的去折叠(上图中:绿色,谷胱甘肽化修饰前;紫红色,修饰后),其Leu542占据其自身的底物结合位点(上图右)。该过程完全可逆。底物结合位点被Leu542封闭后,Hsp70释放出底物,其中包括作为氧化应激相关的信号分子,如Heat Shock Transcription Factor、HSF1。信号分子释放后,将启动下一步的应激过程(下图)。
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