探寻神经疾病成因:科学家观测蛋白质集聚首次突破纳米级|沈怡

FUS蛋白根据离子强度的变化进行液-液相分离,随后冷凝物内的密度从均匀变为局部不均匀。来源:悉尼大学研究团队论文

肌萎缩性侧索硬化症又称“渐冻症”,是一种罕见病,全球范围内,每1万人中大约有6-9人患这种病,他们的身体肌肉会逐渐萎缩,直至瘫痪,但始终会保持清醒的意识。著名的天体物理学家霍金教授、京东前副总裁蔡磊、抗疫英雄张定宇都是渐冻症患者。

“(由液体向固体)转变过程增加了聚集功能失调的风险,即人体细胞中形成不健康的固体蛋白质聚集体,”研究报告的主要作者沈怡表示,不健康的固体蛋白质聚集体可能导致与神经退行性疾病相关的异常结构,因为蛋白质不再表现出快速可逆性回到液体状态。因此,监测冷凝物的动态具有重要意义,因为它们直接影响病理状态。“我们的研究对人们从基础角度去理解脑部疾病的发展上推进了一大步。”

此外,通过纳米级光学观察,该研究团队能够确定从液体蛋白质到固体蛋白质的转变是从蛋白质冷凝物的界面开始的。而且这些蛋白质聚集体的内部结构是异质的,而以前它们被认为是同质的。“我们的发现有望从根本上提高对神经生成疾病的理解,这意味着一个有前途的新研究领域,可以更好地了解阿尔兹海默病和肌萎缩侧索硬化症在大脑中的发展情况,未来有可能影响到全世界数百万人。” 悉尼大学生物医学工程学院高级讲师、悉尼大学纳米研究所成员丹尼埃尔·维戈洛(Daniele Vigolo)博士表示。

沈怡团队告诉澎湃,其研究的局限性在于很难观察在细胞内的特定蛋白,下一步,他们希望结合荧光标记来解决这个问题。

既往的研究发现,Tau蛋白在阿尔兹海默病中发挥作用,其疾病特征为Tau蛋白构象的异常和致病变化、蛋白的寡聚以及Tau蛋白磷酸化的增加。2020年6月,《自然-通讯》(Nature Communications)发表的一篇文章揭示Tau蛋白会发生液-液相分离,这可能促进非丝状病原性Tau蛋白构象的形成。沈怡团队向澎湃表示,日后这项光学技术也可以用于进一步研究Tau蛋白的聚集过程。

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