有证据了！更“经济”的蛋白修饰机制

没有一个“人”能做任何吃力不讨好的事情。

然而，人们的细胞每天都在积极地做一些小事情。这种非理性现象令生物学家迷惑不解。

3月26日，《自然-结构与分子生物学》在网上公布了贾红林的研究团队、中国农业科学院哈尔滨兽医研究所基础免疫创新团队、日本东京大学教授水岛信道(Noboru Mizushima)以及京都大学和长崎大学的研究人员的合作成果，首次证明了蛋白质修饰过程也具有更省力、更经济的机制。

泛素蛋白和泛素样蛋白是参与多种细胞生物学过程的小分子蛋白质，包括蛋白酶体途径和自噬途径的蛋白质降解、动植物机体的免疫反应、动植物细胞的DNA修复和信号转导等。

这些小分子蛋白质通过等肽键与底物分子共价结合，从而修饰底物分子。这个过程需要能量消耗——三磷酸腺苷(ATP)，并且依赖于泛素激活酶、泛素偶联酶和泛素连接酶的作用。

科学家普遍认为，当泛素样蛋白与多种底物结合时，共价结合(一种消耗能量的机制)可以消除两者之间形成相互作用表面的需要并加强结合。然而，如果泛素样蛋白只与一种底物结合，它仍然使用共价结合机制，并且消耗能量，这对生物体的生存是不利的。然而，这种现象在生物体中普遍存在，包括人类。

尽管科学家们相信有一种更“经济”的结合方式，并试图找到它，但还没有找到直接的证据。

在最新的成果中，尨彧等人发现在弓形虫和疟原虫中，泛素样蛋白ATG12和ATG5以非共价键结合，并且仍然具有促进自噬相关蛋白ATG8酯化的活性。

同时，在原生动物和酵母中也发现了这一理论的直接证据。一些酵母的ATG12和ATG5(例如，长角藻)也具有类似的非共价结合。

贾红林告诉《中国科学新闻》，该研究发现了泛素样蛋白从共价结合向非共价结合进化的直接证据，为理解泛素样蛋白的分子机制提供了新的基础，进一步加深了对泛素和泛素样蛋白与底物共价结合的生物学意义的理解。

“然而，泛素蛋白和泛素样蛋白与底物的结合方式主要是共价结合机制，而生物体选择这种耗能机制的原因尚未得到明确研究。”贾洪林说，对于科学家来说，仍然有许多未解之谜，没有答案。