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蛋白质之活细胞探究

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人类对蛋白质的认识过程经历了200多年,但大部分研究都在活细胞体之外开展.随着认识生命之手段和方法的不断更新与改进,科学家更加关注生命体内发生的事件.因此,从体外到体内,从定性到定量将成为蛋白质研究领域的新趋势.本文简要总结了活细胞内蛋白质研究的现状以及我们实验室的部分代表性研究成果.首先介绍已经建立的主要方法体系,包括绿色荧光蛋白标记法、活细胞核磁共振波谱法、非天然氨基酸标记法等.之后,重点介绍非天然氨基酸标记方法体系,以及我们实验室对这一技术体系进行的改进,包括:创建用于在目标蛋白质中引入非天然氨基酸Bpa的LY928大肠杆菌菌株;建立将非天然氨基酸随机引入目标蛋白质的任何氨基酸残基位点的方法体系;建立直接在大肠杆菌基因组中对目标蛋白质编码基因进行碱基点突变的方法体系;开发单块胶可分析384种蛋白质样品的高通量聚丙烯酰胺凝胶电泳技术.为说明这种通过非天然氨基酸引入而开展活细胞内蛋白质研究体系的有效性,列举了我们实验室所获得的部分代表性成果:在研究细菌分裂关键蛋白质FtsZ动态组装机制时意外发现的、存在于停止分裂细胞中的、可逆亚细胞结构——复苏延迟体(regrowth delay body);揭示细菌ATP合酶复合体在细胞处于不同条件下实施独特的"换挡"活性调节机制;揭示一种参与细菌外膜蛋白新生肽链转运的超级蛋白质复合体的存在;揭示抗酸分子伴侣蛋白HdeA在极端酸性细胞条件下通过丧失其三维空间结构而保护包括中性分子伴侣蛋白在内的底物蛋白质的独特机制;揭示一直被认为具有双功能的DegP蛋白主要发挥蛋白质水解酶功能,不具明显的分子伴侣功能;揭示活细胞中小分子热休克蛋白响应温度变化而发生层级性结构和活性变化.最后,作者通过提出一系列有待回答的科学问题对在活细胞中探究蛋白质的前景进行了展望.
Exploring proteins in living cells

昌增益

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北京大学生命科学学院,蛋白质及植物基因研究国家重点实验室,北京大学蛋白质科学中心,北京100871

非天然氨基酸介导的蛋白质活细胞光交联 高通量聚丙烯酰胺凝胶电泳 复苏延迟体 ATP合酶 蛋白质生成 抗酸分子伴侣蛋白HdeA

国家杰出青年科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划启东-北大生命科学学院创新基金

397250083197118931670775314707662012CB917300

2021

10.1360/TB-2021-0845

科学通报
中国科学院国家自然科学基金委员会

科学通报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.269
ISSN：0023-074X
年,卷(期)：2021.66(35)
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