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      生物學(xué)家展示細(xì)胞承擔(dān)者的內(nèi)在運(yùn)作
      
			
      
				2019-02-25 10:48:21
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      細(xì)胞最重要的職責(zé)之一是分解和回收不再需要或危害細(xì)胞的蛋白質(zhì)。該任務(wù)由稱為蛋白酶體的細(xì)胞納米機(jī)器執(zhí)行。來自斯克里普斯研究的科學(xué)家破譯了蛋白酶體如何將能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)，解開并展開蛋白質(zhì)以進(jìn)行破壞。發(fā)表在“ 科學(xué)”雜志上的研究結(jié)果可以幫助我們了解蛋白酶體如何阻止像帕金森癥和阿爾茨海默氏癥這樣的疾病。
      

      生物學(xué)家展示細(xì)胞承擔(dān)者的內(nèi)在運(yùn)作
      

      斯克里普斯研究公司加州校區(qū)的副教授，資深作者Gabriel Lander博士說：“蛋白酶體就像不再需要蛋白質(zhì)或?qū)?xì)胞健康構(gòu)成威脅的蛋白質(zhì)細(xì)胞。” “隨著年齡的增長，我們的蛋白酶體效率降低，導(dǎo)致各種疾病。”
      

      Lander的實(shí)驗(yàn)室專注于可視化蛋白酶體的內(nèi)部運(yùn)作五年多。這項(xiàng)工作大部分是與加州大學(xué)伯克利分校的Andreas Martin合作完成的，他是該研究的共同高級(jí)作者。
      

      蛋白酶體不易揭示其秘密，并且一直是具有挑戰(zhàn)性的生物學(xué)靶點(diǎn)。雖然它是細(xì)胞中最大的機(jī)器之一，但蛋白酶體仍然非常小。“想象一下，仰望月亮，試圖讀取其表面上的路牌 - 這就是我們正在處理的規(guī)模，”蘭德說。更復(fù)雜的是，蛋白酶體的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，包含一個(gè)馬達(dá)和許多活動(dòng)部件。
      

      由于采用了一種稱為低溫電子顯微鏡(cryo-EM)的結(jié)構(gòu)方法，研究人員能夠?qū)⒌鞍酌阁w的內(nèi)部工作可視化。該技術(shù)在中間運(yùn)動(dòng)中凍結(jié)生物復(fù)合物，使科學(xué)家能夠同時(shí)看到許多不同的構(gòu)象。
      

      “這就像在高峰時(shí)刻拍攝一條繁忙的高速公路的快照。為汽車供電的發(fā)動(dòng)機(jī)都將處于不同的發(fā)射狀態(tài)，但通過查看數(shù)百萬的發(fā)動(dòng)機(jī)，我們可以準(zhǔn)確地弄清楚它們是如何工作的，”Andres Hernandez de la說道。 Peña博士，蘭德實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員和論文的第一作者。“要真正了解電機(jī)是如何工作的，你需要在電機(jī)運(yùn)行時(shí)觀察它。其他結(jié)構(gòu)方法要求我們關(guān)閉電機(jī)或用扳手將其停下來.Cryo-EM讓我們能夠抓住蛋白酶體紅 - 當(dāng)它拉動(dòng)目標(biāo)蛋白質(zhì)進(jìn)行降解時(shí)，活塞會(huì)抽水。“
      

      具體而言，研究人員了解了ATP(細(xì)胞的燃料來源)如何為蛋白酶體運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，使其能夠通過其中央通道吸收蛋白質(zhì)。就像通過針眼將一個(gè)纏結(jié)的線球拉出來一樣，蛋白酶體可以正確地定位蛋白質(zhì)，將它們穿過，然后將它們作為單個(gè)展開的鏈條送入降解室。
      

      既然科學(xué)家們對蛋白酶體的作用有了更好的了解，那么研究神經(jīng)生成疾病就會(huì)產(chǎn)生重大影響。
      

      蘭德說：“這有助于理解當(dāng)?shù)鞍酌阁w遇到非常緊密折疊的蛋白質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生什么，例如與阿爾茨海默病相關(guān)的淀粉樣蛋白。”
      

      “這對癌癥治療也很重要，”埃爾南德斯補(bǔ)充道。一些用于治療血癌多發(fā)性骨髓瘤的藥物是針對蛋白酶體的。“這些藥物的目標(biāo)是粉碎機(jī)刀片，而不是電機(jī)，”他補(bǔ)充道。“現(xiàn)在我們了解電機(jī)，我們可以努力開發(fā)更加規(guī)范的響應(yīng)，并針對其他蜂窩機(jī)器中的類似電機(jī)。”
      

      “得益于這項(xiàng)研究，我們已經(jīng)成為更好的機(jī)制，”蘭德總結(jié)道。“展望未來，隨著年齡的增長，我們將更好地了解我們的蛋白酶體發(fā)生了什么，并找出如何使它們高效有效地運(yùn)行，就像運(yùn)行良好的機(jī)器一樣。”
      
			

			
        
      
			
      
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