蛋白质控制着人体的大部分功能，蛋白质的功能失调会导致严重后果，例如神经退行性疾病或癌症。因此，细胞有机制来控制蛋白质的质量。

在动物和人类细胞中，Hsp70类分子伴侣是该控制系统的核心，负责监督各种生物过程。然而，尽管Hsp70分子伴侣发挥着至关重要的作用，但其确切的分子机制几十年来仍未得到揭示。

日内瓦大学(UNIGE)的一个研究小组与EPFL合作，利用尖端的纳米孔单分子技术，在确定Hsp70分子伴侣如何产生操纵其客户蛋白结构所需的力方面取得了重大突破。这些结果结束了长达十年的争论，发表在《自然通讯》上。

蛋白质需要折叠成特定的三维形状才能正常发挥作用。在它们的多种作用中，像Hsp70这样的伴侣蛋白通常有助于蛋白质的正确折叠。为了成功完成这些任务，Hsp70需要强行操纵蛋白质的结构，将它们从自发形成的聚集体中提取出来，或者通过促进蛋白质转位到关键的细胞区室(如线粒体)中。

在此背景下，在20世纪90年代和21世纪初，关于Hsp70分子伴侣驱动蛋白质易位的机制存在激烈的争论，人们根据不同的实验提出了两种主要模型，但并没有明确的答案。

2006年，洛桑联邦理工学院的PaoloDeLosRios教授和洛桑大学(UNIL)的PierreGoloubinoff教授及其合作者提出了一种名为“熵拉”的新理论。熵拉可以解释所有现有的蛋白质转运到线粒体的现象，也可以应用于Hsp70的其他细胞功能，例如蛋白质分解。

实验证据

多年来，该理论已经可以解释越来越多的结果，但仍然没有得到直接的实验证实。

日内瓦大学理学院无机和分析化学系新任助理教授ChanCao的研究小组专门研究单分子生物分析，特别是纳米孔检测。这种创新方法涉及将离子电流响应读取为单个分子穿过纳米级孔隙，该孔隙可以是嵌入脂质膜的生物蛋白质组装体，也可以是人造固态材料。

纳米孔技术的开发旨在创建高分辨率传感器，用于检测复杂基质内的目标分子和对生物聚合物进行测序。

在最近的研究中，该团队利用纳米孔技术在单分子水平上模拟体内蛋白质转运的设置。曹教授解释说：“我们的研究结果为Hsp70分子伴侣的熵拉动机制提供了明确的证据，排除了之前提出的另外两种模型，即动力冲程和布朗棘轮。”

分子水平上的强力

在熵拉机制中，分子伴侣通过拉动目标蛋白，增加其运动范围，产生所谓的熵力。该研究的主要作者、博士生VerenaRukes解释说：“我们的分析估计，熵拉的强度在1纳米的距离内约为46pN，这表明在分子水平上存在非常强的力。”

洛桑联邦理工学院物理研究所和生物工程研究所的PaoloDeLosRios教授表示：“我们在2006年提出的理论解释了由Hsp70、转运蛋白和转运孔组成的系统的大部分物理原理，但最终它仍然只是一种理论，即使与大多数观察结果间接一致。

“感谢曹灿教授和她的团队的出色工作，我们现在有了直接的证据，最重要的是，对其强度进行了定量估计，结果发现其强度非常高，进一步解释了为什么Hsp70能够如此有效地改变其目标蛋白质的结构。”

重要的是，这项研究确立了纳米孔方法作为探索蛋白质作用分子机制的强大单分子技术的地位。

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