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首次!Science揭示“第三杀手”帕金森相关蛋白损伤大脑细节

2017-12-25

  帕金森是一种发病率仅次于阿尔兹海默症的神经衰退性疾病,是威胁中老年人健康和生命的“第三杀手”。最新发表于《Science》期刊的一篇文章首次揭示,与帕金森有关的毒性蛋白的关键“罪行”——穿透正常神经细胞的细胞膜,破坏细胞功能。 

   此前,对于帕金森的基础性研究已经发现,α-synuclein(α-突触核蛋白,αS)是一种与帕金森症发生密切相关的蛋白质。当该蛋白在神经细胞内错误折叠会形成路易小体,积累过剩容易损伤神经细胞 

  这次,来自于英国、西班牙、意大利的研究团队发现,当α-synuclein功能紊乱后,会构成寡聚体(Oligomer,路易小体的主要成分),损伤脑细胞。 

  1毒性蛋白破坏细胞膜完整性 

  研究团队使用固态核磁共振波谱分析寡聚体的结构特征,并探究这些特征对聚合物与细胞互作的影响。 

  他们以提取自小鼠大脑、脑瘤患者的脑细胞为材料,开发了一种能够让不稳定的聚合物维持长时间稳态的方法,从而在前所未有的细节水平上研究它们。 

  结果显示,寡聚体一旦形成,会快速进入脑细胞内降解,否则会形成长链状纤维。而且,寡聚体包含两个重要的结构:一个负责黏附于脑细胞表面;另一个负责穿透细胞膜,扰乱细胞功能 

  文章作者、伦敦帝国理工学院生命科学系的Alfonso De Simone博士将“寡聚体快速穿过细胞膜”的行为比喻成“热金属块在塑料膜上迅速烧出一个洞”。 

  他们认为,寡聚体“破坏细胞膜完整性”的能力是最终杀死脑细胞的关键一步! 

   2对策 

  在进一步的研究中,研究团队开发了一种降低寡聚体毒性的方法——改变蛋白质序列,促使其黏附于细胞膜的能力减弱 

  研究人员认为,寡聚体黏附于细胞表面的行为与病毒进入目标细胞的方式类似。不同之处在于,病毒会将入侵细胞作为“寄居地”,而寡聚体则直接破坏细胞。 

  而且,他们发现,这种黏附能力源于一种“天然的意外”——寡聚体被赋予正常膜蛋白(有助于大脑信号转导)相同的功能。 

  目前,全球已有超500万的帕金森患者,我国患病人数约260万,居世界首位。研究团队希望,这一研究有助于找到阻止有毒蛋白质进入健康脑细胞的方法。 

    

  (来源:生物探索) 

  原文出处:Fusco G, Chen SW, Williamson PTF, Cascella R, Perni M, Jarvis JA, Cecchi C, Vendruscolo M, Chiti F, Cremades N, Ying L, Dobson CM, De Simone A. Structural basis of membrane disruption and cellular toxicity by α-synuclein oligomers. Science. 2017 Dec 15;358(6369):1440-1443. doi: 10.1126/science.aan6160. 

  链接:http://science.sciencemag.org/content/358/6369/1440.full 

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