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根据基因蓝图，单个氨基酸在我们细胞的蛋白质工厂，即核糖体中，被组装成长氨基酸链——蛋白质。每种新形成的蛋白质都是从氨基酸蛋氨酸开始的。在蛋白质合成过程中，一旦生长的氨基酸链通过“核糖体隧道”离开蛋白质工厂，这种氨基酸就会再次被分割。在这些情况下，蛋氨酸的切除对于确保细胞中相应蛋白质的后续功能至关重要。

科学家已经发现了引起这种分裂的酶。根据它们的功能，它们被称为蛋氨酸氨基肽酶(METAPs)。到目前为止，人们还不清楚METAPs是如何与蛋白质工厂相互作用的，在正确的位置和时间让特定蛋白质的蛋氨酸切除。来自康斯坦茨大学(德国)的生物学家Elke Deuerling、Martin Gamerdinger和他们的团队，以及来自苏黎世联邦理工学院(瑞士)的Nenad Ban和他的同事们，现在已经阐明了这个问题。

发表在《科学》杂志上的研究结果表明METAPs进入蛋白质工厂是由一种叫做NAC的“核糖体看门人”控制的(NAC是“nascent polypeptide-associated complex”的缩写)。

在2022年，由Deuerling和Gamerdinger领导的团队已经阐明NAC在核糖体隧道中发挥重要的分选功能。“我们能够证明NAC位于隧道出口的前面，就像看门人一样。在那里，它通过特异性地将蛋白质和运输分子(SRP)结合在一起，控制蛋白质向内质网(ER)的运输，内质网是细胞内的膜网络。”Deuerling总结了之前的研究结果。

在他们的新研究中，研究人员表明，看门人的分类功能比以前已知的更广泛，甚至更重要，并且NAC还确保从新生蛋白质中正确切除蛋氨酸。

在转运到内质网的蛋白质中，第一个氨基酸蛋氨酸是转运信号的一部分。Gamerdinger解释说:“这些蛋白质中的蛋氨酸切除会破坏信号，从而阻止其进入细胞膜网络，这将不可避免地导致细胞死亡。”

科学家们现在已经解决了一个重大的科学难题：看门者NAC与METAP1和核糖体隧道出口的核糖体形成了一个复合体。只有在这个复合体中，酶才能从新形成的蛋白质中去除蛋氨酸。

一旦携带转运信号的蛋白质离开核糖体通道，这种情况就会改变。蛋白质的信号序列和NAC之间的相互作用导致看门人改变自己在核糖体通道中的位置。结果，METAP1失去了与NAC的结合，从而失去了切割蛋氨酸的能力。随着看门人位置的改变，转运分子SRP可以进入一个新的结合界面。“这种机制意味着缺乏信号序列的蛋白质可以通过蛋氨酸切除进行特异性修饰。相比之下，那些被转运到内质网的细胞不受METAP1的影响，”Gamerdinger解释说。

那么看门人是调解的全能专家吗?研究人员推测NAC可能在核糖体通道中具有其他类似的介导功能，从而承担了一般分子控制中心的作用。

“在蛋白质合成过程中，有大量的酶和转运分子，如METAP1和SRP，与新生蛋白质相互作用。因此，未来还将继续研究NAC是否也在调节对我们细胞功能至关重要的其他过程中发挥作用，”Deuerling说。