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蛋白质稳态依赖于26S蛋白酶体，这是在真核细胞中最复杂的ATP依赖性蛋白酶。蛋白酶体的基座亚复合体负责底物的机械性解折叠以及将其转运至内部降解腔室。该亚复合体包含三个非ATP酶亚基Rpn1、Rpn2和Rpn13，以及一个由六种不同ATP酶Rpt1–Rpt6组成的异源六聚AAA+马达。基座的正确组装需要四种专职伴侣蛋白，它们最初形成Hsm3模块（Hsm3-Rpt1-Rpt2-Rpn1）、Rpn14/Nas6模块（Rpn14-Rpt6-Nas6-Rpt3-Rpn2-Rpn13）以及Nas2模块（Nas2-Rpt5-Rpt4）。然而，模块组装及成熟基座形成的机制仍然未知。 在此，我们在体外利用重组模块重构了酿酒酵母26S蛋白酶体的基座亚复合体。通过生化测定、质量光度法、单分子荧光测量和单颗粒冷冻电镜分析，我们揭示了这些伴侣蛋白如何引导构象经由多个中间态转变，最终形成具有ATP水解活性的基座。Nas2模块与Rpn14/Nas6模块首先结合，而Hsm3模块的结合形成了一种状态，在该状态下，伴侣蛋白稳定了一个开放的ATP酶环，但该环缺乏水解活性。随后，伴侣蛋白的依次释放导致ATP酶环逐步闭合，其中Hsm3的无结构C末端尾部在中央通道中模拟底物多肽，并诱导形成一种加工马达状态，其特征为Rpt亚基呈螺旋阶梯式排列，且Rpt4处形成一个闭合的ATP酶位点。随后，Rpt4中的首次ATP水解对于驱逐Hsm3并转变为Nas6结合的基座是必需的；该基座具有ATP酶活性，并具备整合入26S蛋白酶体的能力。 因此，我们的研究为理解伴侣蛋白如何确保正确组装、引导该复合体穿越复杂精细的构象景观，并由此防止ATP水解的过早激活或缺陷组装体并入全酶，提供了令人振奋的见解。
蛋白质稳态依赖于26S蛋白酶体，这是真核细胞中最复杂的ATP依赖性蛋白酶。蛋白酶体的基座亚复合体负责底物的机械性解折叠以及将其转运至内部降解腔。该亚复合体包含三个非ATP酶亚基——Rpn1、Rpn2和Rpn13，以及一个由六种不同ATP酶Rpt1–Rpt6组成的异源六聚体AAA+马达。基座的正确组装需要四种专职伴侣蛋白，它们最初形成Hsm3模块（Hsm3-Rpt1-Rpt2-Rpn1）、Rpn14/Nas6模块（Rpn14-Rpt6-Nas6-Rpt3-Rpn2-Rpn13）以及Nas2模块（Nas2-Rpt5-Rpt4）。然而，模块组装及成熟基座形成的机制仍然未知。在此，我们在体外利用重组模块重构了酿酒酵母26S蛋白酶体的基座亚复合体。结合生化分析、质量光度法、单分子荧光测量和单颗粒冷冻电镜，我们揭示了伴侣蛋白如何通过若干中间态引导构象转变，最终形成具有ATP水解活性的基座。Nas2模块与Rpn14/Nas6模块首先结合，而Hsm3模块的结合则产生一种状态，在该状态下，伴侣蛋白稳定了一个开放的、缺乏水解活性的ATP酶环。随后，伴侣蛋白的依次释放导致ATP酶环逐步闭合；在这一过程中，Hsm3的无序C端尾部在中央通道中模拟底物多肽，并诱导形成一种加工马达状态，其特征为Rpt亚基呈螺旋阶梯式排列，且Rpt4处形成闭合的ATP酶位点。随后，Rpt4中的首次ATP水解对于驱逐Hsm3并转变为与Nas6结合的基座是必需的；该状态下的基座具有ATP酶活性，并具备整合入26S蛋白酶体的能力。因此，我们的研究为理解伴侣蛋白如何确保正确组装、如何引导该复合体穿越复杂的构象景观，以及如何由此防止ATP水解过早激活或错误组装体并入全酶，提供了令人振奋的见解。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.01.729410v1?rss=1
🏷️ 26S蛋白酶体 伴侣蛋白 基座组装 AAA+ ATP酶 构象调控 冷冻电镜