抗原肽為細胞分裂助力
研究發(fā)現(xiàn)，抗原肽細胞的分裂與線粒體蛋白（mitochondrial protein）的轉(zhuǎn)運相關(guān)。
生存就意味著需要生長（grow）、反應（respond）、復制（reproduce）和適應（adapt）。所有這些過程都需要能量，而大多數(shù)真核生物的能量供應都需要依靠線粒體的氧化磷酸化作用（oxidative phosphorylation）。除此之外，線粒體也參與了很多非常重要的細胞生理過程，比如凋亡（apoptosis）和鈣離子信號通路等。因此，抗原肽線粒體的功能與細胞密切相關(guān)，但我們對相關(guān)的作用機制才剛剛開始有所了解。Harbauer等人向我們介紹了他們的研究成果。他們發(fā)現(xiàn)，抗原肽細胞分裂周期與線粒體蛋白轉(zhuǎn)運密切相關(guān)，而且就是線粒體蛋白轉(zhuǎn)運為細胞周期提供了動力。
為了維持線粒體的功能，也為了確保細胞能夠生存，新合成的線粒體蛋白都需要從合成處——胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到線粒體里。各種細胞生理途徑用它們各自的蛋白質(zhì)為線粒體的各個組份提供了充足的“物資”。那么這些轉(zhuǎn)運過程是如何與成分復雜的細胞整合到一起的？它們又是如何適應細胞的需要的？關(guān)于這些問題，我們也是直到最近才剛剛開始了解的。一個讓我們意想不到的發(fā)現(xiàn)就是，線粒體蛋白轉(zhuǎn)位（mitochondrial protein translocation）過程是受到胞質(zhì)酶（cytosolic enzymes）和線粒體酶（mitochondrial enzymes），主要是蛋白激酶調(diào)節(jié)的。這些激酶的主要作用底物就是外膜轉(zhuǎn)運酶（translocase of the outer membrane, TOM）。這種蛋白起到了大門的作用，幾乎所有的線粒體蛋白前體蛋白都需要通過這道大門進入線粒體。http://www.ontoresinc.com/
Tom6蛋白是TOM復合體的組成部分，該蛋白（轉(zhuǎn)錄水平上）的表達受到了細胞周期的調(diào)控。因此，Harbauer等人對出芽酵母（budding yeast）細胞周期里Tom6蛋白的命運進行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，在G2期向M期轉(zhuǎn)化的過程中，Tom6蛋白的表達量急劇增加。進而發(fā)現(xiàn)了細胞周期素依賴性蛋白激酶1（cyclin-dependent kinase 1, Cdk1），以及cyclin Clb3對胞質(zhì)Tom6蛋白第16位絲氨酸的磷酸化作用。這種磷酸化修飾作用增加了Tom6蛋白進入線粒體外膜的速度。
Tom6蛋白是一種非常典型的尾部錨定蛋白（tail-anchored protein）。線粒體轉(zhuǎn)入蛋白1（mitochondrial import protein 1, Mim1）能夠促進Tom6蛋白插入線粒體外膜。然后Tom6蛋白會組裝進入TOM復合體，該過程主要受分選（sorting）和組裝機制（assembly machinery）調(diào)控。Mim1蛋白自身則受到依賴酪蛋白激酶2的磷酸化作用（casein kinase 2–dependent phosphorylation）的調(diào)控，從而起到促進Tom20和Tom70蛋白等TOM復合體組份進入線粒體的作用。Mim1蛋白的這種功能交替現(xiàn)象就將線粒體的輸入功能與細胞的代謝功能有效地聯(lián)系到了一起。
隨著整合到線粒體膜中的、穩(wěn)態(tài)的Tom6蛋白的數(shù)量越來越多，這些經(jīng)磷酸化修飾的Tom6蛋白會促進TOM復合體的生物合成。不過隨著TOM復合體的數(shù)量的不斷增加，卻并沒有導致本質(zhì)上的前體轉(zhuǎn)運活動（precursor translocation）出現(xiàn)明顯增加，只不過往線粒體里轉(zhuǎn)入很少的一些底物，包括線粒體基因組維持蛋白1（mitochondrial genome maintenance 1,Mgm1），同時Fzo1蛋白（fuzzy onions 1）被激活。這種對轉(zhuǎn)運底物的選擇性是從何而來的呢？Tom6蛋白被磷酸化作用修飾的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域能夠識別Mgm1的靶向信號，從而促使其轉(zhuǎn)運進入線粒體。對于外層膜蛋白Fzo1則采用的是另外一套策略，F(xiàn)zo1蛋白的跨膜片段和膜內(nèi)片段都能夠被Tom6蛋白識別。正如在之前觀察到的那樣，隨著線粒體里這些Tom6蛋白的數(shù)量不斷增多，就會刺激線粒體的呼吸鏈，進而輸出大量的能量。Harbauer等人認為，線粒體的這種能量產(chǎn)出就為細胞分裂提供了大量的能量供應，尤其是為耗能極大的胞質(zhì)分裂（cytokinesis）過程提供了充足的能量保證。不過有意思的是，Mgm1蛋白和 Fzo1蛋白分別都是線粒體內(nèi)膜和外膜融合裝置（fusion machinery）的組份�？赡芫褪沁@些蛋白確保了線粒體融合及分裂過程的平衡，這對于哺乳動物細胞分裂過程中的線粒體分配作用至關(guān)重要。
生存就意味著需要生長（grow）、反應（respond）、復制（reproduce）和適應（adapt）。所有這些過程都需要能量，而大多數(shù)真核生物的能量供應都需要依靠線粒體的氧化磷酸化作用（oxidative phosphorylation）。除此之外，線粒體也參與了很多非常重要的細胞生理過程，比如凋亡（apoptosis）和鈣離子信號通路等。因此，抗原肽線粒體的功能與細胞密切相關(guān)，但我們對相關(guān)的作用機制才剛剛開始有所了解。Harbauer等人向我們介紹了他們的研究成果。他們發(fā)現(xiàn)，抗原肽細胞分裂周期與線粒體蛋白轉(zhuǎn)運密切相關(guān)，而且就是線粒體蛋白轉(zhuǎn)運為細胞周期提供了動力。
為了維持線粒體的功能，也為了確保細胞能夠生存，新合成的線粒體蛋白都需要從合成處——胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到線粒體里。各種細胞生理途徑用它們各自的蛋白質(zhì)為線粒體的各個組份提供了充足的“物資”。那么這些轉(zhuǎn)運過程是如何與成分復雜的細胞整合到一起的？它們又是如何適應細胞的需要的？關(guān)于這些問題，我們也是直到最近才剛剛開始了解的。一個讓我們意想不到的發(fā)現(xiàn)就是，線粒體蛋白轉(zhuǎn)位（mitochondrial protein translocation）過程是受到胞質(zhì)酶（cytosolic enzymes）和線粒體酶（mitochondrial enzymes），主要是蛋白激酶調(diào)節(jié)的。這些激酶的主要作用底物就是外膜轉(zhuǎn)運酶（translocase of the outer membrane, TOM）。這種蛋白起到了大門的作用，幾乎所有的線粒體蛋白前體蛋白都需要通過這道大門進入線粒體。http://www.ontoresinc.com/
Tom6蛋白是TOM復合體的組成部分，該蛋白（轉(zhuǎn)錄水平上）的表達受到了細胞周期的調(diào)控。因此，Harbauer等人對出芽酵母（budding yeast）細胞周期里Tom6蛋白的命運進行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，在G2期向M期轉(zhuǎn)化的過程中，Tom6蛋白的表達量急劇增加。進而發(fā)現(xiàn)了細胞周期素依賴性蛋白激酶1（cyclin-dependent kinase 1, Cdk1），以及cyclin Clb3對胞質(zhì)Tom6蛋白第16位絲氨酸的磷酸化作用。這種磷酸化修飾作用增加了Tom6蛋白進入線粒體外膜的速度。
Tom6蛋白是一種非常典型的尾部錨定蛋白（tail-anchored protein）。線粒體轉(zhuǎn)入蛋白1（mitochondrial import protein 1, Mim1）能夠促進Tom6蛋白插入線粒體外膜。然后Tom6蛋白會組裝進入TOM復合體，該過程主要受分選（sorting）和組裝機制（assembly machinery）調(diào)控。Mim1蛋白自身則受到依賴酪蛋白激酶2的磷酸化作用（casein kinase 2–dependent phosphorylation）的調(diào)控，從而起到促進Tom20和Tom70蛋白等TOM復合體組份進入線粒體的作用。Mim1蛋白的這種功能交替現(xiàn)象就將線粒體的輸入功能與細胞的代謝功能有效地聯(lián)系到了一起。
隨著整合到線粒體膜中的、穩(wěn)態(tài)的Tom6蛋白的數(shù)量越來越多，這些經(jīng)磷酸化修飾的Tom6蛋白會促進TOM復合體的生物合成。不過隨著TOM復合體的數(shù)量的不斷增加，卻并沒有導致本質(zhì)上的前體轉(zhuǎn)運活動（precursor translocation）出現(xiàn)明顯增加，只不過往線粒體里轉(zhuǎn)入很少的一些底物，包括線粒體基因組維持蛋白1（mitochondrial genome maintenance 1,Mgm1），同時Fzo1蛋白（fuzzy onions 1）被激活。這種對轉(zhuǎn)運底物的選擇性是從何而來的呢？Tom6蛋白被磷酸化作用修飾的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域能夠識別Mgm1的靶向信號，從而促使其轉(zhuǎn)運進入線粒體。對于外層膜蛋白Fzo1則采用的是另外一套策略，F(xiàn)zo1蛋白的跨膜片段和膜內(nèi)片段都能夠被Tom6蛋白識別。正如在之前觀察到的那樣，隨著線粒體里這些Tom6蛋白的數(shù)量不斷增多，就會刺激線粒體的呼吸鏈，進而輸出大量的能量。Harbauer等人認為，線粒體的這種能量產(chǎn)出就為細胞分裂提供了大量的能量供應，尤其是為耗能極大的胞質(zhì)分裂（cytokinesis）過程提供了充足的能量保證。不過有意思的是，Mgm1蛋白和 Fzo1蛋白分別都是線粒體內(nèi)膜和外膜融合裝置（fusion machinery）的組份�？赡芫褪沁@些蛋白確保了線粒體融合及分裂過程的平衡，這對于哺乳動物細胞分裂過程中的線粒體分配作用至關(guān)重要。
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抗原肽
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