医学进展
2018年03月号
医学进展

ATP:不只是能量来源

作者:马驰

    许多生物室是通过液-液相分离形成的,这些生物室的粘度取决于三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)。为了进一步研究这一现象,德国马克斯普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所的Patel等人测试了ATP对纯化肉瘤融合蛋白(fused in sarcoma,FUS)形成的液体室的影响。
    在健康细胞中,FUS形成的液体室与转录、DNA修复和RNA生物发生有关。研究人员在体外重建了FUS液体室,并在ATP生理浓度范围2 mM~8 mM下测试了ATP的作用,而且ATP与Mg2+离子络合(ATP - Mg)。
    实际上,8 mM ATP-Mg阻止了液-液相分离,并溶解了之前形成的液滴。研究人员在其他蛋白质形成的液体室中观察到类似的效应。荧光示踪分子证实,ATP在液滴中富集。重要的是,APPNP与ATP一样有效地防止了液滴的形成。因此,在毫摩尔浓度下,ATP溶解液滴与其作为能量来源的作用无关。
    水溶助长剂(hydrotropes)是在水溶液中溶解疏水分子的小分子。通常水溶助长剂是两亲性分子,并且与经典的表面活性剂不同,因为它们具有较低的聚集协同作用并在摩尔浓度下发挥作用。在该研究中,研究人员证实,ATP具有生物水溶助长剂的性质。ATP可以溶解之前形成的蛋白质聚集体,也可以防止其形成。该化学性质表现在5mM~10mM的生理浓度下。因此,ATP除了作为生物反应的能量来源(微摩尔浓度便已足够)之外,使用毫摩尔浓度的ATP或可保持蛋白质可溶。这可能部分解释了为什么ATP在细胞中保持如此高的浓度。
    一般来说,在进化过程中,复杂大分子的产生会立即出现聚集的问题。作为RNA和DNA的基本组成部分之一,ATP可能在进化早期就被选择用于防止这种聚集。ATP可能是理想的选择,因为在ATP-Mg-水络合物中水解多磷酸键需要高活化能。(作者:马驰)
参考文献:Science 2017;356:753-756

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