易位子辅助膜蛋白插入热力学

摘要

易位子辅助膜蛋白插入内质网膜是膜蛋白质生物生成的关键过程。了解不同类分子插入生物膜的机制是预测溶质分子透膜速度的先决条件,这也是药物设计和药理学领域的关键因素。根据插入机制,可以设计插膜肽直接用于疾病治疗,或者作为载体有选择性地将药物靶向特定细胞。自从2004年第1个易位子通道蛋白(Sec)的晶体结构被解析后,近十几年来大量的实验和理论研究,都在致力于揭示Sec辅助膜蛋白插入过程的分子机制。本文总结了过去该领域的实验和分子动力学模拟研究进展,从热力学方面重点分析了造成膜蛋白插入自由能分子动力学模拟计算值,以及实验值间偏差的原因。其中,根据研究条件精确设置模拟参数、插入造成的膜变形对自由能计算有很大的影响;核糖体为新生肽插入到Sec通道过程提供了能量,核糖体与Sec的结合影响Sec侧门的开放程度和Sec通道的结构,从而降低膜插入自由能。Sec辅助膜蛋白插入是一个极其复杂的过程,但整个过程仍然符合热力学和动力学的基本原理,尽管疏水性是Sec辅助膜蛋白质插入的关键性因素,但也不能忽略动力学因素的影响。