来自东芬兰大学和蒙特利尔大学(加拿大)的研究人员发现了一种被他们命名为Nrs1的微量蛋白质，它在营养缺乏时支持细胞分裂和增殖。上周发表在《公共科学图书馆·生物学》(pLOS Biology)杂志上的这一研究结果，揭示了进化是如何微妙地重塑单细胞微生物的基因组的，为它们提供了适应不断变化的环境的生长和增殖的可塑性。
在世纪之交，科学家们能够通过实验确定整个基因组的DNA序列。接下来，他们利用这些信息来预测基因组的产物:蛋白质。
“当时，编码非常小的蛋白质的非常短的DNA片段被忽视了。为什么要花资源研究这些矮小、害羞的家伙，而已经有那么多与高大、强悍的家伙有关的东西?这种策略在识别中央的、进化保守的细胞机制方面得到了回报;但这种适应潜力隐藏在不太保守的、通常较短的DNA序列中，”大学研究员Sylvain Tollis说，他在蒙特利尔和东芬兰大学生物医学研究所进行了这项研究。
此外，微蛋白越来越多地与人类疾病相关:例如，只有24个氨基酸长的人类蛋白参与神经元细胞的死亡和存活，而癌症相关的微蛋白CASIMO1通过肌动蛋白细胞骨架促进乳腺癌细胞系的细胞增殖和运动。这些结果促使社区仔细检查更小的蛋白质，或微蛋白质，和其他先前被搁置的基因组序列。
在最新发表的研究中，作者使用面包师的酵母Saccharomyces cerevisiae来寻找分子路径，通过这些分子，营养可用性的信息可以传递给关键分子，称为转录因子，这些关键分子协调分裂的承诺，称为起点。事实上，细胞的生长和分裂受到营养物质供应的强烈影响。为此，他们从酵母基因组中删除了细胞分裂的主要激活因子，并逐一过表达剩余的酵母蛋白，包括许多小的酵母蛋白。在缺少关键的细胞分裂激活因子的情况下，一种独特的微蛋白从这个屏幕中脱颖而出，能够拯救细胞增殖。进一步的生化分析和开创性的定量显微镜研究表明，细胞只有在氮含量低的条件下和分裂的时候才会表达这种蛋白。因此，作者将其重新命名为氮响应启动调节剂Nrs1。Nrs1结合并激活触发分裂决定的主要转录因子，为Start激活提供了另一种营养调节机制。
酵母物种间的序列分析表明，Nrs1是一种新近进化的微蛋白，说明了微蛋白是如何迅速出现，以重新连接基本的细胞过程。事实上，短DNA序列比长DNA序列需要更少的进化选择突变来实现功能优化，这似乎是合理的假设。这项工作提出了一种假设，即微蛋白将成为一种多功能的进化工具，可以快速重组关键的细胞通路，并提供适应性，以适应不断变化的环境，”Tollis总结道。
参考文献：
1: Gong Z, Tasset I, Diaz A, Anguiano J, Tas E, Cui L, et al. Humanin is an endogenous activator of chaperone-mediated autophagy. J Cell Biol. 2018;217(2):635-47.
2: polycarpou-Schwarz M, Gross M, Mestdagh p, Schott J, Grund SE, Hildenbrand C, et al. The cancer-associated microprotein CASIMO1 controls cell proliferation and interacts with squalene epoxidase modulating lipid droplet formation. Oncogene. 2018;37(34):4750-68.