在細胞中，蛋白質錯誤折疊引發的異常聚集與阿爾茨海默病、白內障等多種疾病密切相關。小熱休克蛋白（small heat shock proteins, sHsps）作為一類重要的分子伴侶，能夠通過結合錯誤折疊蛋白阻止其聚集，但因其動態異質性特點，其作用機制一直未被闡明。尤其對于人源sHsps中的αB-晶狀體蛋白（αB-c/HSPB5）和Hsp27（HSPB1），它們雖被證實與神經退行性疾病和眼晶狀體病變相關，但二者如何識別不同客戶蛋白并形成復合體的動態過程仍是未解之謎。

為破解這一難題，澳大利亞的研究團隊在《Biochemical Journal》發表了一項創新研究。他們采用全內反射熒光顯微鏡（TIRF）技術，首次在單分子水平實時追蹤了αB-c和Hsp27與三種易聚集客戶蛋白（熒光素酶FLUC、硫氰酸酶rhodanese和氯離子通道蛋白CLIC）的互作過程。研究通過光漂白步進計數法量化復合體 stoichiometry（化學計量比），結合疏水性探針bis-ANS分析客戶蛋白構象變化，并利用化學交聯穩定瞬態互作以捕捉早期復合體。

αB-c通過亞基持續招募抑制客戶蛋白聚集
研究發現，αB-c會優先結合FLUC的寡聚體，初期形成1:0.08的低化學計量比復合體，1小時內迅速增至1:2.5。隨著時間推移，更多αB-c亞基被招募至復合體，最終形成含13個αB-c亞基的大型結構，完全包裹客戶蛋白。這種"種子擴展"機制有效阻止了FLUC進一步聚集，但過量亞基的包裹可能導致復合體無法被后續檢測技術捕獲。

Hsp27展現動態互作特性
相比之下，Hsp27與FLUC的結合更為短暫：初期40%的FLUC分子被Hsp27結合，但1小時后復合體比例降至17%。盡管Hsp27也能招募額外亞基（從1:0.68增至1:1.75），但其復合體始終比αB-c小50%，且部分客戶蛋白會從復合體中解離。這種動態特性可能有助于后續Hsp70系統對客戶蛋白的再折疊。

客戶蛋白特性決定復合體異質性
通過bis-ANS檢測發現，rhodanese在加熱1小時內疏水性增加10倍于FLUC，這與Hsp27更易與其形成穩定復合體（40%結合率）的現象一致。而CLIC在變性后疏水性反而降低，導致兩種sHsps都僅能與其形成少量復合體（15-20%結合率）。這表明客戶蛋白的構象變化直接影響sHsps的結合模式。

非復合體客戶蛋白的命運
有趣的是，即使存在sHsps，仍有部分客戶蛋白未形成復合體。αB-c存在時，這些"游離"的FLUC會持續聚集至8聚體；而Hsp27存在時，游離FLUC卻能保持較小寡聚狀態（<5聚體），暗示Hsp27可能通過短暫結合抑制了聚集進程。

這項研究首次在單分子層面揭示了sHsps作用機制的共性與特性：二者均通過小亞基（單體/二聚體）識別早期聚集態客戶蛋白，但αB-c傾向于構建大型穩定復合體，而Hsp27則保持動態互作。該發現不僅深化了對蛋白質穩態調控的理解，還為設計針對sHsps異常相關疾�。ㄈ鏗SPB1突變導致的腓骨肌萎縮癥和HSPB5突變導致的白內障）的干預策略提供了理論依據。特別值得注意的是，研究建立的單分子TIRF技術突破了傳統方法（如尺寸排阻色譜和免疫共沉淀）只能檢測終末復合體的局限，為研究其他動態蛋白互作系統提供了新范式。