蛋白质解折叠与质量控制

蛋白质解折叠与质量控制
蛋白质是生命中重要的分子，它们扮演着许多生理活动的关键角色，如酶反应、免疫响应、细胞结构和信号传导等。

然而，这些蛋白质都必须以正确的方式折叠形成特定的三维结构才能担任它们的角色。

蛋白质不正确的折叠或折叠失败会导致它们失去功能，被体内质量控制系统识别并分解。

本文将探讨蛋白质的折叠和解折叠过程以及这些过程与质量控制系统的关系。

一、蛋白质折叠和解折叠
蛋白质折叠是生命体系中基本的一步，在许多生物体下确保适当的折叠对细胞
的正常功能是至关重要的。

蛋白折叠通常被认为是高度协同的过程，涉及物理化学和动力学过程，并被辅以众多宿主细胞信号传导和合成、后转录调控的影响。

蛋白质折叠过程是一种自发的过程，由极长的氨基酸链（多肽链）转变为精确
的三度空间或构象。

这个过程需要氨基酸之间的各种相互作用，例如静电相互作用、氢键作用和范式相互作用。

这些相互作用的方式十分复杂，需要多个步骤来构建特定的结构，通常被称为序列-->结构-->功能（S-->S-->F）范式。

但是，蛋白质折叠并不总是成功的，在很多情况下，蛋白质折叠会遭遇困难。

例如，可能会出现蛋白质聚集或不同构异构体生成的情况。

这些事件可能导致蛋白质缺乏正确的立体化学和结构，不能像预期的那样践行它们的生物学功能。

这样的蛋白质可能遭遇质量控制过程，例如过程外形成小泡或其它相关蛋白保护和修复机制。

然而，有时蛋白质的错误折叠不可逆，蛋白质需要被分解并转化为它们组成的氨基酸来重新合成其他蛋白质。

解折叠是另一个重要的生物物理化学过程，与折叠是相反的。

它通常在蛋白质
不能或不再需要执行某个任务时发生。

这个过程指的是联结氨基酸序列的空间结构开始变得松散或分解成单个氨基酸的过程。

这个过程通常在蛋白质结构发生改变或
被转化成氨基酸时发生。

此过程是由热能和热脱失机制驱动的过程，并且在许多生物体中扮演至关重要的角色。

二、蛋白质质量控制
体内质量控制系统（Protein Quality Control Systems，PQCS）是其中之一，它能检测并清除折叠不良的蛋白质。

在此进程中，PQC系统由翻译后修饰，转运到指定区域，如束缚蛋白和丝素体分子以提供内部环境满足蛋白折叠完成需要。

PQC 还可以防止不良的或干扰的蛋白质聚集，从而防止它们践行错误的生物学功能或影响细胞内其他蛋白的功能。

质量控制系统大致可分为三类：
1. 翻译后质量控制（Post-translational Quality Control，PTQC）：PTQC是PQC 系统的首要和直接的检测和搜寻目标，它能够在折叠过程的任何时候对异常的蛋白质进行探测。

2. 翻译中质量控制（Co-translational Quality Control，CTQC）：CTQC是一种早期的PQC系统，确保正在翻译的聚肽链的正确折叠。

这个过程由许多分子操作和调节，例如核糖体上蛋白质和众多辅助蛋白。

3. 细胞器质量控制（Organellar Quality Control，OQC）：OQC是所服役的细胞器系统的PQC部分。

例如，在线粒体和内质站（ER）中，OQC包括外索和舱室中的蛋白分解以及分解产物的排出。

这也涉及到其他分子和溶质梯度，以在细胞内部提供安全的环境。

结论：
蛋白质折叠和解折叠是非常早期的生物物理化学过程，是生命体系中的关键步骤。

这些过程对许多生物体，包括人类，都至关重要，因为它们致力于生物体的生存和健康的好处。

当蛋白质折叠或解折叠出现问题时，它们是质量控制系统的检测
目标，并由该系统中的分子清除。

PQC系统保证了生物体内蛋白质的正确折叠和细胞内环境中随之而来的信号传导和其他蛋白碰撞的正常演化。