兼职功能蛋白论

1、报告人：谢海静报告人：谢海静展望展望 作用网络作用网络调节调节新颖的新颖的蛋白蛋白转换机转换机制制发现发现兼职功能兼职功能蛋白蛋白 兼职功能蛋白是指一类具有两 种或两种以上功能的蛋白，而 且这些功能之间没有直接相关 性。兼职功能蛋白的发现 直到直到 1999 年美国科学家年美国科学家 Jeffery 才命名此类蛋白才命名此类蛋白为兼职功能蛋白为兼职功能蛋白. 1998年，年，Piatigorsky就发现哺就发现哺乳动物、鸟类、爬行类等物种眼部的乳动物、鸟类、爬行类等物种眼部的晶状体球蛋晶状体球蛋白白都是一类兼职功能蛋白，它既是折光蛋白，又都是一类兼职功能蛋白，它既是折光蛋白，又具有乳酸脱氢酶、

2、精氨琥珀酸酶裂解酶、谷胱甘具有乳酸脱氢酶、精氨琥珀酸酶裂解酶、谷胱甘肽肽 S-转移酶、烯醇化酶等功能转移酶、烯醇化酶等功能. 许多种类的蛋白许多种类的蛋白都被发现有兼职功能都被发现有兼职功能 ,而兼职功能蛋白的而兼职功能蛋白的功能区功能区域域更是覆盖了信号传导、细胞生长与运动、肿瘤更是覆盖了信号传导、细胞生长与运动、肿瘤抑制、抑制、DNA 合成与修复以及生物大分子的代谢过合成与修复以及生物大分子的代谢过程等程等. 并且，兼职功能蛋白并且，兼职功能蛋白不局限于某一种有机不局限于某一种有机体或某一种细胞类型体或某一种细胞类型，在哺乳动物、酵母、细菌、，在哺乳动物、酵母、细菌、植物以及其它生物体中都

3、有发现植物以及其它生物体中都有发现.兼职功能蛋白的功能转换机制兼职功能蛋白的功能转换机制 兼职功能蛋白的功能由常规功能调整转向到兼职功能，通常是由于蛋白受到周围环境或自身状态的变化所导致的 .转换因素至少包括蛋白质在细胞内定位的改变，定位细胞类型的改变，蛋白质寡聚结构的改 变或者细胞中配体、底物、共作用 因子以及产物浓度改变等. 因素（一）因素（一） 定位差异定位差异1同一细胞内定位差异：同一细胞内定位差异： 同一兼职功能蛋白同一兼职功能蛋白由于在同一细胞内胞质或不同细胞器的定由于在同一细胞内胞质或不同细胞器的定位差异而发挥不位差异而发挥不 同的功能同的功能.2 同一细胞内外定位差异：同一细胞

4、内外定位差异： 同一兼职功能蛋同一兼职功能蛋白也会因定位于细胞内外的差异，导致其白也会因定位于细胞内外的差异，导致其功能的改变功能的改变.3 不同类型细胞定位差异：不同类型细胞定位差异： 一种兼职功能蛋一种兼职功能蛋白质在不同类型的细胞中表达时，白质在不同类型的细胞中表达时， 可以发挥不同的功能可以发挥不同的功能. 因素（二）因素（二） 结合分子及位点差异结合分子及位点差异1 结合分子差异：结合分子差异： 部分兼职功能蛋白可以通部分兼职功能蛋白可以通过结合不同配基分子来发挥不同的作用过结合不同配基分子来发挥不同的作用.。2 配体配体 / 底物浓度及结合位点异底物浓度及结合位点异 ：某些兼职：某

5、些兼职功能蛋白的功能会随着底物或者配体浓度功能蛋白的功能会随着底物或者配体浓度的改变而改变。的改变而改变。 因素（三）因素（三） 自身性质差异自身性质差异1 寡聚结构差异寡聚结构差异 一些兼职功能蛋白质一些兼职功能蛋白质 ( 大大部分是酶部分是酶)在亚基和寡聚体在亚基和寡聚体(或不同的寡聚状或不同的寡聚状态态)形式中发挥的功能是不同的形式中发挥的功能是不同的.2 自身磷酸化差异自身磷酸化差异 蛋白质的磷酸化修饰是蛋白质的磷酸化修饰是生物体内重要的共价修饰方式之一，通常生物体内重要的共价修饰方式之一，通常在细胞信号传导中起作用，一般用于调节在细胞信号传导中起作用，一般用于调节蛋白的活性，但有时磷

6、酸化也能起到转变蛋白的活性，但有时磷酸化也能起到转变蛋白质功能的作用蛋白质功能的作用. 强调：强调： 除上述因素之外，物理环境（比如除上述因素之外，物理环境（比如pH值和温度）值和温度）也会影响蛋白质功能的作用。也会影响蛋白质功能的作用。 上述各类转化方式相互间并不排斥，几种因素上述各类转化方式相互间并不排斥，几种因素常同时在决定兼职功能蛋白的功能上发挥作用常同时在决定兼职功能蛋白的功能上发挥作用. 比如蛋白比如蛋白 CD26 /DPPIV 是一种既具有蛋白水解是一种既具有蛋白水解酶的功能，又可以通过结合多种蛋白在信号传导酶的功能，又可以通过结合多种蛋白在信号传导方面方面(比如免疫应答比如免疫

7、应答)发挥作用的兼职功能蛋白，发挥作用的兼职功能蛋白，它在不同功能之间的转换时就需要同时取决于细它在不同功能之间的转换时就需要同时取决于细胞类型和细胞内外定位两个因素胞类型和细胞内外定位两个因素. 新颖的兼职功能蛋无固有蛋白 Cups 是一类没有固定的三维结构，通常通过结是一类没有固定的三维结构，通常通过结合合 搭档分子搭档分子 ，在信号传导和转录中起到重要调，在信号传导和转录中起到重要调控作用的蛋白，而与之结合的搭档分子本身也多控作用的蛋白，而与之结合的搭档分子本身也多为蛋白质。令人不可思议的是，为蛋白质。令人不可思议的是，与传统的兼职功与传统的兼职功能蛋白不同，这些蛋白能够利用同一区域或者

8、部能蛋白不同，这些蛋白能够利用同一区域或者部分重叠的区域结合不同的搭档分子而执行不同的分重叠的区域结合不同的搭档分子而执行不同的职能职能;或者，以或者，以不同的构型或在不同的结合位点结不同的构型或在不同的结合位点结合同一搭档分子，诱发不同的、甚至相反合同一搭档分子，诱发不同的、甚至相反(比如抑比如抑制和激活制和激活)的作用的作用.通过此种非传统的功能转换机通过此种非传统的功能转换机制改变功能，无疑是一种最节省蛋白资源的方法，制改变功能，无疑是一种最节省蛋白资源的方法，比传统的一个蛋白通过两个不同的结构域执行不比传统的一个蛋白通过两个不同的结构域执行不同功能之方式更为节省生物资源同功能之方式更为

9、节省生物资源;同时也将代谢网同时也将代谢网络的复杂性提升至一个更高的水平络的复杂性提升至一个更高的水平.兼职功能蛋白的研究策略1 结构研究与判定蛋白质的功能与其结构往往具有结构研究与判定蛋白质的功能与其结构往往具有一定的关联性，因此通过一定的关联性，因此通过分析蛋白质的结构分析蛋白质的结构是一是一种发现蛋白兼职功能的途径种发现蛋白兼职功能的途径. 2 表达研究与判定表达研究与判定 蛋白质组学常用技术蛋白质组学常用技术(质谱、毛细管电泳、色谱质谱、毛细管电泳、色谱-质质谱联用等技术谱联用等技术) 可以用于鉴定不同细胞类型、不可以用于鉴定不同细胞类型、不同细胞器中的多种蛋白，从而得到蛋白质表达的同

10、细胞器中的多种蛋白，从而得到蛋白质表达的相关情况相关情况. 如果发现常见的蛋白处于意想不到的细胞内、如果发现常见的蛋白处于意想不到的细胞内、细胞类型和蛋白复合物中的定位，可以初步推定细胞类型和蛋白复合物中的定位，可以初步推定该蛋白可能具有新的功能该蛋白可能具有新的功能. 例如，利用蛋白质组例如，利用蛋白质组学技术在人晶状体上皮细胞中发现了磷酸甘油酸学技术在人晶状体上皮细胞中发现了磷酸甘油酸激酶和磷酸丙糖异构酶，进而揭示了这两种酶的激酶和磷酸丙糖异构酶，进而揭示了这两种酶的兼职功能。兼职功能。 另一方面，如果某种蛋白高表达，但其表另一方面，如果某种蛋白高表达，但其表达量与完成某种已知的代谢功能所

11、需要的达量与完成某种已知的代谢功能所需要的量不同甚至不相关时，可以推出此蛋白可量不同甚至不相关时，可以推出此蛋白可能具有某种兼职功能能具有某种兼职功能. 此外，利用遗传学此外，利用遗传学(如基因敲除、如基因敲除、RNA 干扰、干扰、反义反义 RNA 等等)技术研究基因功能时，在某技术研究基因功能时，在某些实验中如果发现当基因改变后，该基因些实验中如果发现当基因改变后，该基因对应的性状并没有完全消失，只是相对的对应的性状并没有完全消失，只是相对的减弱，就可以判断可能还有其它的蛋白辅减弱，就可以判断可能还有其它的蛋白辅助该功能的完成，而该种蛋白也很有可能助该功能的完成，而该种蛋白也很有可能是兼职功

12、能蛋白是兼职功能蛋白.展望 兼职功能蛋白的发现使人们对生命复杂性的兼职功能蛋白的发现使人们对生命复杂性的 理解到达一个新的理论高度理解到达一个新的理论高度. 兼职功能蛋白赋予机体协调各网络结构的新途径兼职功能蛋白赋予机体协调各网络结构的新途径. 目前，蛋白质组学的研究是生命科学最热门的领域之目前，蛋白质组学的研究是生命科学最热门的领域之一，蛋白质兼职功能现象的发现，无疑使蛋白质组学一，蛋白质兼职功能现象的发现，无疑使蛋白质组学的研究增添了新内容的研究增添了新内容. 新的发现不断冲击着许多传统的理论，使得对兼职功新的发现不断冲击着许多传统的理论，使得对兼职功能蛋白的功能转化、调控、进化等机制或理论的认识能蛋白的功能转化、调控、进化等机制或理论的认识与建立都在不断更新与完善之中与建立都在不断更新与完善之中. 兼职功能蛋白的研究同样有助于人类了解疾病