摘要：我们每个人都需要陪伴，包括亲情、友情和爱情，没有陪伴的人生是难以想象的。事实上，在我们的细胞中也有一大类叫做分子伴侣（又称热休克蛋白）的蛋白分子，“陪伴”其它蛋白发挥正常生理功能，任何一种主要的分子伴侣缺失都会引起生命的终结，显示其不可或缺性。如果把人体细胞比

我们每个人都需要陪伴，包括亲情、友情和爱情，没有陪伴的人生是难以想象的。事实上，在我们的细胞中也有一大类叫做分子伴侣（又称热休克蛋白）的蛋白分子，“陪伴”其它蛋白发挥正常生理功能，任何一种主要的分子伴侣缺失都会引起生命的终结，显示其不可或缺性。如果把人体细胞比作工厂，分子伴侣既是“质检员”（检查折叠质量），是“运载车”（蛋白运输），又是“维修工”（修复损伤），还是“清洁工”（清理废品），默默维持着细胞的“蛋白质秩序”。具体来说，分子伴侣主要有以下作用：

1.“折叠教练”：防止蛋白质“打结”

新合成的蛋白质就像一条松散的绳子，容易胡乱缠绕或错误折叠。分子伴侣（如Hsp90、Hsp70、Hsp60等）通过暂时结合蛋白质，防止它们形成错误的形状，并提供适合折叠的环境，让细胞处于年轻态。 这类似“教练”指导运动员规范动作，分子伴侣确保蛋白质形成功能性的三维结构。

2.“急救员”：应对细胞压力、胁迫和免疫紊乱

高温、缺氧、感染、食品污染、放射性元素等应激条件下，蛋白质容易变性（如煮鸡蛋时蛋清凝固）。热休克蛋白等分子伴侣会紧急修复变性蛋白，或协助降解无法挽救的“废品”，防止它们聚集成有毒团块（如阿尔茨海默病、渐冻症中的蛋白沉淀）；分子伴侣会活化免疫调节性细胞，纠正免疫紊乱、恢复免疫稳态（如自身免疫疾病中的免疫紊乱）。

3.“拆弹专家”：处理错误蛋白

对无法正确折叠的蛋白质，分子伴侣会标记它们并将其送往蛋白酶体或溶酶体降解，避免错误蛋白积累导致疾病（如囊性纤维化、帕金森病）。

4.“运输保镖”：协助蛋白质和多肽转运

某些蛋白质需要穿过细胞器膜（如进入线粒体或内质网），抗原多肽也需要加工和呈递。分子伴侣像“保镖”一样保护未折叠的蛋白质链，确保它们安全到达目的地后再折叠；又像“汽车”一样把抗原多肽运输到免疫细胞，激活免疫反应。

5.“团队协作者”：参与复合物组装

多个蛋白质组成的复合物（如核糖体）需要精确组装。分子伴侣像“组装说明书”一样，确保各部件按顺序结合，避免乱搭。

如果分子伴侣功能失常，错误折叠和运输的蛋白会引发各种疾病。科学家正在研究通过调节分子伴侣来治疗相关疾病，例如利用其“运输保镖”和“拆弹专家”功能开发抗肿瘤、抗病毒的疫苗和药物；通过“急救员”功能开发治疗渐冻症药物；通过“团队协作者”机制开发治疗肿瘤靶向药物；利用“折叠教练”功能研发抗衰技术。

如果说熵增定律（热力学第二定律）是整个宇宙最基本的规律，也决定着宇宙令人绝望的最终结局，生命则以负熵为生，生命延续必须不断获得负熵（有序性）来修复和自我更新。分子伴侣告诉蛋白如何运输，蛋白带动分子伴侣如何互作，这些维护“蛋白质秩序”的分子伴侣每时每刻都在维持我们生命整个周期的正常运转。如何深度挖掘我们身体中天然存在的分子伴侣的负熵功能，呵护我们的生命更加健康、长寿，是摆在科学家面前重要的课题。

参考资料：

[1]Yu C, Leung SKP, Zhang W, Lai LTF, Chan YK, Wong MC, Benlekbir S, Cui Y, Jiang L, Lau WCY. Structural basis of substrate recognition and thermal protection by a small heat shock protein. Nat Commun. 2021 May 21;12(1):3007. doi: 10.1038/s41467-021-23338-y. PMID: 34021140; PMCID: PMC8140096.

[2]https://www.bio-review.com/hsp90/

[3]Duan X, Iwanowycz S, Ngoi S, Hill M, Zhao Q, Liu B. Molecular Chaperone GRP94/GP96 in Cancers: Oncogenesis and Therapeutic Target. Front Oncol. 2021 Apr 9;11:629846. doi: 10.3389/fonc.2021.629846. PMID: 33898309; PMCID: PMC8062746.

来源：热休生物