创新背景

蛋白质是生命存在的基石，在植物中也具有许多功能。一个普通的植物细胞含有超过200亿个蛋白质分子，可以维持细胞代谢并稳定其结构。

创新过程

海德堡大学有机体研究中心的研究人员最近揭示了一种延长植物蛋白寿命的细胞机制，确定了一种调节这种机制的关键蛋白质，称为N端乙酰化。

N端乙酰化是蛋白质制造时出现的化学标记。为此，植物在蛋白质的开头附着一个乙酸残基。这种乙酸残基保护大多数蛋白质不被所谓的蛋白酶体分解，蛋白酶体的作用类似于一种分子粉碎机。

根据海德堡研究人员现在确定的关键蛋白名为亨廷顿酵母相互作用蛋白K（HYPK）。它通过促进N端乙酰化，延长植物蛋白的寿命，这对于适应环境条件非常重要。

为了研究HYPK蛋白的调节功能，研究团队使用了拟南芥（thale cress）。研究以经过充分研究基因组的芸苔科的植物为首选的模式生物。使用拟南芥蛋白质组中的基本局部比对搜索工具使用HYPK蛋白氨基酸序列进行检索，发现非特征化蛋白质“拟南芥DNA结合增强子样蛋白质”的最佳候选者。

然后通过应用分裂 - 荧光素酶系统测试At3g06610与植物中NatA亚基的物理相互作用。由于与At3g06610、AtNAA15和AtNAA10融合而导致两个互补的非活性片段重建完整的荧光素酶表明At3g06610与核心NatA亚基相互作用。此外，研究用酵母双杂交方法证明了AtHYPK和AtNAA15之间的蛋白质相互作用。

催化活性NAA10需要通过其附属亚基NAA15锚定核糖体，以便在显示新生链的蛋白质上具有体内活性。因此，MetAP对iMet的共翻译去除是NatA在核糖体上识别底物的先决条件。

HYPK具有内在的伴侣样功能，允许它与容易聚集的蛋白质无序区域结合来防止其他蛋白质的聚集，允许新生链在核糖体出口隧道上方的拥挤区域的空间定位，以及新生成的N端从MetAP到NatA的潜在选择性转移。

对转基因植物的研究表明，当HYPK蛋白不存在并且N端乙酰化不发生时，蛋白质的寿命会减少。与此同时，该植物对持续干旱的抵抗力上升。研究探究找出这种改善的抗旱性是如何实现的。

海德堡科学家与中国科学院的研究人员合作，发现HYPK不仅在沙耳水芹中发挥作用，而且在水稻中也发挥其调节功能，这种蛋白质还存在于人类和许多真菌中。研究人员表示，乙酰化所涉及的机制及其对HYPK的控制似乎是数十亿年前发展起来的机制，并且至今仍保留在非常不同的生物体中。

创新关键点

通过使用拟南芥在蛋白质组中寻找HYPK，测试控制蛋白质寿命机制的关键蛋白质。