帕金森病是最常見的神經退行性疾病之一。由于全球預期壽命的增長,預計未來幾年帕金森癥病例將迅速增加。對于這種疾病導致大腦神經細胞進行性死亡的病因,科學家們尚不十分清楚。因此,開發有效療法變得更加困難。
眾所周知,α-突觸核蛋白在帕金森癥的發展過程中發揮關鍵作用。近期,來自巴塞爾大學生物中心大學的研究人員發現,人體細胞中的一種稱為伴侶蛋白的輔助蛋白能保護α-突觸核蛋白,如果它們之間的動態相互作用出現紊亂,就會導致細胞受損,并形成帕金森病典型的路易體。
這一研究發現公布在Nature雜志上。
分子保鏢與α-突觸核蛋白的相互作用
在人體細胞中,大約有三十至四十種可能與α-突觸核蛋白相互作用的分子伴侶。科學家們系統地在原子水平上分析了分子“保鏢”與α-突觸核蛋白之間的相互作用。
“使用最新的NMR技術,我們發現并確定α-突觸核蛋白與分子伴侶相互作用的特定模式,”領導這一研究的Sebastian Hiller教授解釋說,“沒有固定的,僵化的互動,而是動態而不斷變化的相互作用。”
在健康細胞中,α-突觸核蛋白始終都有分子伴侶蛋白的陪伴,因此α-突觸核蛋白可以保持可運輸性,并且在任何時候都可以使用大量的功能性α-突觸核蛋白。
分子伴侶結合受損導致細胞損傷
如果分子伴侶不能夠履行其保鏢功能,將會造成嚴重后果。α-突觸核蛋白的化學修飾(例如在帕金森病中觀察到的修飾)會干擾分子伴侶的結合。這些“無人陪伴”的α-突觸核蛋白可能會重新定位,積聚在細胞的動力工廠線粒體膜上,并逐漸破壞它們。最近的研究就表明,帕金森病的典型路易體主要由線粒體膜碎片和α-突觸核蛋白組成。
分子伴侶的新功能
Hiller說:“通過我們的工作,我們懷疑伴侶蛋白的功能不僅僅是幫助蛋白質折疊成適當形狀,分子伴侶的作用遠不止于蛋白質折疊。它們通過與多種蛋白質靈活相互作用,并像陰影一樣陪伴它們來控制細胞過程。”
了解分子相互作用以及參與的伙伴之間的相互作用,為帕金森病的治療提供了重要的線索。將來,在開發新療法時也應考慮伴侶蛋白及其功能的維持。
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