兼職功能蛋白論

1、報(bào)告人：謝海靜報(bào)告人：謝海靜展望展望 作用網(wǎng)絡(luò)作用網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)新穎的新穎的蛋白蛋白轉(zhuǎn)換機(jī)轉(zhuǎn)換機(jī)制制發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)兼職功能兼職功能蛋白蛋白 兼職功能蛋白是指一類具有兩 種或兩種以上功能的蛋白，而 且這些功能之間沒有直接相關(guān) 性。兼職功能蛋白的發(fā)現(xiàn) 直到直到 1999 年美國(guó)科學(xué)家年美國(guó)科學(xué)家 Jeffery 才命名此類蛋白才命名此類蛋白為兼職功能蛋白為兼職功能蛋白. 1998年，年，Piatigorsky就發(fā)現(xiàn)哺就發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物、鳥類、爬行類等物種眼部的乳動(dòng)物、鳥類、爬行類等物種眼部的晶狀體球蛋晶狀體球蛋白白都是一類兼職功能蛋白，它既是折光蛋白，又都是一類兼職功能蛋白，它既是折光蛋白，又具有乳酸脫氫酶、

2、精氨琥珀酸酶裂解酶、谷胱甘具有乳酸脫氫酶、精氨琥珀酸酶裂解酶、谷胱甘肽肽 S-轉(zhuǎn)移酶、烯醇化酶等功能轉(zhuǎn)移酶、烯醇化酶等功能. 許多種類的蛋白許多種類的蛋白都被發(fā)現(xiàn)有兼職功能都被發(fā)現(xiàn)有兼職功能 ,而兼職功能蛋白的而兼職功能蛋白的功能區(qū)功能區(qū)域域更是覆蓋了信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞生長(zhǎng)與運(yùn)動(dòng)、腫瘤更是覆蓋了信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞生長(zhǎng)與運(yùn)動(dòng)、腫瘤抑制、抑制、DNA 合成與修復(fù)以及生物大分子的代謝過合成與修復(fù)以及生物大分子的代謝過程等程等. 并且，兼職功能蛋白并且，兼職功能蛋白不局限于某一種有機(jī)不局限于某一種有機(jī)體或某一種細(xì)胞類型體或某一種細(xì)胞類型，在哺乳動(dòng)物、酵母、細(xì)菌、，在哺乳動(dòng)物、酵母、細(xì)菌、植物以及其它生物體中都

3、有發(fā)現(xiàn)植物以及其它生物體中都有發(fā)現(xiàn).兼職功能蛋白的功能轉(zhuǎn)換機(jī)制兼職功能蛋白的功能轉(zhuǎn)換機(jī)制 兼職功能蛋白的功能由常規(guī)功能調(diào)整轉(zhuǎn)向到兼職功能，通常是由于蛋白受到周圍環(huán)境或自身狀態(tài)的變化所導(dǎo)致的 .轉(zhuǎn)換因素至少包括蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)定位的改變，定位細(xì)胞類型的改變，蛋白質(zhì)寡聚結(jié)構(gòu)的改 變或者細(xì)胞中配體、底物、共作用 因子以及產(chǎn)物濃度改變等. 因素（一）因素（一） 定位差異定位差異1同一細(xì)胞內(nèi)定位差異：同一細(xì)胞內(nèi)定位差異： 同一兼職功能蛋白同一兼職功能蛋白由于在同一細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)或不同細(xì)胞器的定由于在同一細(xì)胞內(nèi)胞質(zhì)或不同細(xì)胞器的定位差異而發(fā)揮不位差異而發(fā)揮不 同的功能同的功能.2 同一細(xì)胞內(nèi)外定位差異：同一細(xì)胞

4、內(nèi)外定位差異： 同一兼職功能蛋同一兼職功能蛋白也會(huì)因定位于細(xì)胞內(nèi)外的差異，導(dǎo)致其白也會(huì)因定位于細(xì)胞內(nèi)外的差異，導(dǎo)致其功能的改變功能的改變.3 不同類型細(xì)胞定位差異：不同類型細(xì)胞定位差異： 一種兼職功能蛋一種兼職功能蛋白質(zhì)在不同類型的細(xì)胞中表達(dá)時(shí)，白質(zhì)在不同類型的細(xì)胞中表達(dá)時(shí)， 可以發(fā)揮不同的功能可以發(fā)揮不同的功能. 因素（二）因素（二） 結(jié)合分子及位點(diǎn)差異結(jié)合分子及位點(diǎn)差異1 結(jié)合分子差異：結(jié)合分子差異： 部分兼職功能蛋白可以通部分兼職功能蛋白可以通過結(jié)合不同配基分子來(lái)發(fā)揮不同的作用過結(jié)合不同配基分子來(lái)發(fā)揮不同的作用.。2 配體配體 / 底物濃度及結(jié)合位點(diǎn)異底物濃度及結(jié)合位點(diǎn)異 ：某些兼職：某

5、些兼職功能蛋白的功能會(huì)隨著底物或者配體濃度功能蛋白的功能會(huì)隨著底物或者配體濃度的改變而改變。的改變而改變。 因素（三）因素（三） 自身性質(zhì)差異自身性質(zhì)差異1 寡聚結(jié)構(gòu)差異寡聚結(jié)構(gòu)差異 一些兼職功能蛋白質(zhì)一些兼職功能蛋白質(zhì) ( 大大部分是酶部分是酶)在亞基和寡聚體在亞基和寡聚體(或不同的寡聚狀或不同的寡聚狀態(tài)態(tài))形式中發(fā)揮的功能是不同的形式中發(fā)揮的功能是不同的.2 自身磷酸化差異自身磷酸化差異 蛋白質(zhì)的磷酸化修飾是蛋白質(zhì)的磷酸化修飾是生物體內(nèi)重要的共價(jià)修飾方式之一，通常生物體內(nèi)重要的共價(jià)修飾方式之一，通常在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中起作用，一般用于調(diào)節(jié)在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中起作用，一般用于調(diào)節(jié)蛋白的活性，但有時(shí)磷

6、酸化也能起到轉(zhuǎn)變蛋白的活性，但有時(shí)磷酸化也能起到轉(zhuǎn)變蛋白質(zhì)功能的作用蛋白質(zhì)功能的作用. 強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)： 除上述因素之外，物理環(huán)境（比如除上述因素之外，物理環(huán)境（比如pH值和溫度）值和溫度）也會(huì)影響蛋白質(zhì)功能的作用。也會(huì)影響蛋白質(zhì)功能的作用。 上述各類轉(zhuǎn)化方式相互間并不排斥，幾種因素上述各類轉(zhuǎn)化方式相互間并不排斥，幾種因素常同時(shí)在決定兼職功能蛋白的功能上發(fā)揮作用常同時(shí)在決定兼職功能蛋白的功能上發(fā)揮作用. 比如蛋白比如蛋白 CD26 /DPPIV 是一種既具有蛋白水解是一種既具有蛋白水解酶的功能，又可以通過結(jié)合多種蛋白在信號(hào)傳導(dǎo)酶的功能，又可以通過結(jié)合多種蛋白在信號(hào)傳導(dǎo)方面方面(比如免疫應(yīng)答比如免疫

7、應(yīng)答)發(fā)揮作用的兼職功能蛋白，發(fā)揮作用的兼職功能蛋白，它在不同功能之間的轉(zhuǎn)換時(shí)就需要同時(shí)取決于細(xì)它在不同功能之間的轉(zhuǎn)換時(shí)就需要同時(shí)取決于細(xì)胞類型和細(xì)胞內(nèi)外定位兩個(gè)因素胞類型和細(xì)胞內(nèi)外定位兩個(gè)因素. 新穎的兼職功能蛋無(wú)固有蛋白 Cups 是一類沒有固定的三維結(jié)構(gòu)，通常通過結(jié)是一類沒有固定的三維結(jié)構(gòu)，通常通過結(jié)合合 搭檔分子搭檔分子 ，在信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄中起到重要調(diào)，在信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄中起到重要調(diào)控作用的蛋白，而與之結(jié)合的搭檔分子本身也多控作用的蛋白，而與之結(jié)合的搭檔分子本身也多為蛋白質(zhì)。令人不可思議的是，為蛋白質(zhì)。令人不可思議的是，與傳統(tǒng)的兼職功與傳統(tǒng)的兼職功能蛋白不同，這些蛋白能夠利用同一區(qū)域或者

8、部能蛋白不同，這些蛋白能夠利用同一區(qū)域或者部分重疊的區(qū)域結(jié)合不同的搭檔分子而執(zhí)行不同的分重疊的區(qū)域結(jié)合不同的搭檔分子而執(zhí)行不同的職能職能;或者，以或者，以不同的構(gòu)型或在不同的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)不同的構(gòu)型或在不同的結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合同一搭檔分子，誘發(fā)不同的、甚至相反合同一搭檔分子，誘發(fā)不同的、甚至相反(比如抑比如抑制和激活制和激活)的作用的作用.通過此種非傳統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)換機(jī)通過此種非傳統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)換機(jī)制改變功能，無(wú)疑是一種最節(jié)省蛋白資源的方法，制改變功能，無(wú)疑是一種最節(jié)省蛋白資源的方法，比傳統(tǒng)的一個(gè)蛋白通過兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域執(zhí)行不比傳統(tǒng)的一個(gè)蛋白通過兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)域執(zhí)行不同功能之方式更為節(jié)省生物資源同功能之方式更為

9、節(jié)省生物資源;同時(shí)也將代謝網(wǎng)同時(shí)也將代謝網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性提升至一個(gè)更高的水平絡(luò)的復(fù)雜性提升至一個(gè)更高的水平.兼職功能蛋白的研究策略1 結(jié)構(gòu)研究與判定蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)往往具有結(jié)構(gòu)研究與判定蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)往往具有一定的關(guān)聯(lián)性，因此通過一定的關(guān)聯(lián)性，因此通過分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)分析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)是一是一種發(fā)現(xiàn)蛋白兼職功能的途徑種發(fā)現(xiàn)蛋白兼職功能的途徑. 2 表達(dá)研究與判定表達(dá)研究與判定 蛋白質(zhì)組學(xué)常用技術(shù)蛋白質(zhì)組學(xué)常用技術(shù)(質(zhì)譜、毛細(xì)管電泳、色譜質(zhì)譜、毛細(xì)管電泳、色譜-質(zhì)質(zhì)譜聯(lián)用等技術(shù)譜聯(lián)用等技術(shù)) 可以用于鑒定不同細(xì)胞類型、不可以用于鑒定不同細(xì)胞類型、不同細(xì)胞器中的多種蛋白，從而得到蛋白質(zhì)表達(dá)的同

10、細(xì)胞器中的多種蛋白，從而得到蛋白質(zhì)表達(dá)的相關(guān)情況相關(guān)情況. 如果發(fā)現(xiàn)常見的蛋白處于意想不到的細(xì)胞內(nèi)、如果發(fā)現(xiàn)常見的蛋白處于意想不到的細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞類型和蛋白復(fù)合物中的定位，可以初步推定細(xì)胞類型和蛋白復(fù)合物中的定位，可以初步推定該蛋白可能具有新的功能該蛋白可能具有新的功能. 例如，利用蛋白質(zhì)組例如，利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在人晶狀體上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了磷酸甘油酸學(xué)技術(shù)在人晶狀體上皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了磷酸甘油酸激酶和磷酸丙糖異構(gòu)酶，進(jìn)而揭示了這兩種酶的激酶和磷酸丙糖異構(gòu)酶，進(jìn)而揭示了這兩種酶的兼職功能。兼職功能。 另一方面，如果某種蛋白高表達(dá)，但其表另一方面，如果某種蛋白高表達(dá)，但其表達(dá)量與完成某種已知的代謝功能所

11、需要的達(dá)量與完成某種已知的代謝功能所需要的量不同甚至不相關(guān)時(shí)，可以推出此蛋白可量不同甚至不相關(guān)時(shí)，可以推出此蛋白可能具有某種兼職功能能具有某種兼職功能. 此外，利用遺傳學(xué)此外，利用遺傳學(xué)(如基因敲除、如基因敲除、RNA 干擾、干擾、反義反義 RNA 等等)技術(shù)研究基因功能時(shí)，在某技術(shù)研究基因功能時(shí)，在某些實(shí)驗(yàn)中如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)基因改變后，該基因些實(shí)驗(yàn)中如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)基因改變后，該基因?qū)?yīng)的性狀并沒有完全消失，只是相對(duì)的對(duì)應(yīng)的性狀并沒有完全消失，只是相對(duì)的減弱，就可以判斷可能還有其它的蛋白輔減弱，就可以判斷可能還有其它的蛋白輔助該功能的完成，而該種蛋白也很有可能助該功能的完成，而該種蛋白也很有可能是兼職功

12、能蛋白是兼職功能蛋白.展望 兼職功能蛋白的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)生命復(fù)雜性的兼職功能蛋白的發(fā)現(xiàn)使人們對(duì)生命復(fù)雜性的 理解到達(dá)一個(gè)新的理論高度理解到達(dá)一個(gè)新的理論高度. 兼職功能蛋白賦予機(jī)體協(xié)調(diào)各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新途徑兼職功能蛋白賦予機(jī)體協(xié)調(diào)各網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新途徑. 目前，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究是生命科學(xué)最熱門的領(lǐng)域之目前，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究是生命科學(xué)最熱門的領(lǐng)域之一，蛋白質(zhì)兼職功能現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，無(wú)疑使蛋白質(zhì)組學(xué)一，蛋白質(zhì)兼職功能現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，無(wú)疑使蛋白質(zhì)組學(xué)的研究增添了新內(nèi)容的研究增添了新內(nèi)容. 新的發(fā)現(xiàn)不斷沖擊著許多傳統(tǒng)的理論，使得對(duì)兼職功新的發(fā)現(xiàn)不斷沖擊著許多傳統(tǒng)的理論，使得對(duì)兼職功能蛋白的功能轉(zhuǎn)化、調(diào)控、進(jìn)化等機(jī)制或理論的認(rèn)識(shí)能蛋白的功能轉(zhuǎn)化、調(diào)控、進(jìn)化等機(jī)制或理論的認(rèn)識(shí)與建立都在不斷更新與完善之中與建立都在不斷更新與完善之中. 兼職功能蛋白的研究同樣有助于人類了解疾病