在患有神經(jīng)退行性疾病的患者的大腦中，醫(yī)學(xué)研究人員可以觀察到蛋白質(zhì)沉積物，也稱為聚集體。多年來，這些聚集體被懷疑會導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡，以及像阿爾茨海默氏癥，帕金森癥或亨廷頓氏癥這樣的疾病。由Mark Hipp和Ulrich Hartl領(lǐng)導(dǎo)的Martinsried Max Planck生物化學(xué)??研究所的科學(xué)家們現(xiàn)已證明，蛋白質(zhì)聚集體的位置對細(xì)胞的存活有很大的影響。雖然細(xì)胞核內(nèi)的聚集體幾乎不影響細(xì)胞功能，但細(xì)胞質(zhì)內(nèi)相同蛋白質(zhì)的沉積會干擾細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間的重要運輸途徑。這導(dǎo)致蛋白質(zhì)和RNA轉(zhuǎn)運進(jìn)出細(xì)胞核的阻斷。從長遠(yuǎn)來看，這可能導(dǎo)致受影響細(xì)胞的死亡和疾病的進(jìn)展。這些研究的結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在期刊上科學(xué)。

蛋白質(zhì)由長鏈氨基酸組成，在小型機(jī)器等細(xì)胞中起作用。為了能夠?qū)崿F(xiàn)它們的功能，蛋白質(zhì)必須呈現(xiàn)預(yù)定的三維結(jié)構(gòu)。在健康的細(xì)胞中，有各種各樣的折疊助手和廣泛的質(zhì)量控制機(jī)器。錯誤折疊的蛋白質(zhì)被修復(fù)或快速降解。如果這種情況發(fā)生不充分或根本不發(fā)生，蛋白質(zhì)會聚集在一起，形成聚集體并損害細(xì)胞。

蛋白質(zhì)聚集體與許多神經(jīng)退行性疾病相關(guān)，包括ALS，阿爾茨海默氏癥，帕金森氏癥和亨廷頓舞蹈病。然而，如何確切地聚集損害細(xì)胞仍然是未知的。2013年，Martinsried的幾個團(tuán)體成立了ToPAG聯(lián)盟來解決這個問題，現(xiàn)在可以報告他們的第一次成功。世界著名的蛋白質(zhì)折疊專家哈特爾教授實驗室的科學(xué)家已經(jīng)證明，聚集體的位置決定了神經(jīng)細(xì)胞的命運。

與來自波鴻魯爾大學(xué)的Konstanze Winklhofer和JörgTatzelt一起，研究人員表達(dá)了人工聚集蛋白以及亨廷頓病誘導(dǎo)的培養(yǎng)細(xì)胞中蛋白質(zhì)亨廷頓的突變體。兩種類型的蛋白質(zhì)都積聚在大量蛋白質(zhì)沉積物中。“對于我們來說，令人驚訝的是，蛋白質(zhì)向細(xì)胞質(zhì)而非細(xì)胞核的方向?qū)е赂嗟目扇苄跃奂?，而且毒性更強的聚集體”，Ulrich Hartl部門負(fù)責(zé)人兼領(lǐng)導(dǎo)者M(jìn)ark Hipp說。研究。細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)沉積物阻斷了RNA的轉(zhuǎn)運，并在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)之間正確折疊了蛋白質(zhì)。似乎聚集體的粘性表面可以隔離重要的蛋白質(zhì)，從而使它們失活。“ 我們在聚集體內(nèi)檢測到細(xì)胞運輸機(jī)械的多個組成部分。這導(dǎo)致這些因子從細(xì)胞中耗盡，并且像缺失部分的機(jī)器一樣，細(xì)胞無法正常運作“，該研究的第一作者Andreas Woerner解釋說。一旦所有蛋白質(zhì)的藍(lán)圖，RNA被困在細(xì)胞核內(nèi)，蛋白質(zhì)合成無法進(jìn)行，細(xì)胞也會惡化。目前還不完全清楚為什么核聚集體的危害較小，但研究人員有證據(jù)表明核蛋白NPM1在屏蔽這些聚集體方面起著核心作用。該研究的第一作者Andreas Woerner解釋道。一旦所有蛋白質(zhì)的藍(lán)圖(RNA)被捕獲在細(xì)胞核內(nèi)，蛋白質(zhì)合成就無法進(jìn)行，細(xì)胞也會惡化。目前還不完全清楚為什么核聚集體的危害較小，但研究人員已經(jīng)證明核蛋白NPM1在屏蔽這些聚集體方面起著核心作用。該研究的第一作者Andreas Woerner解釋道。一旦所有蛋白質(zhì)的藍(lán)圖(RNA)被捕獲在細(xì)胞核內(nèi)，蛋白質(zhì)合成就無法進(jìn)行，細(xì)胞也會惡化。目前還不完全清楚為什么核聚集體的危害較小，但研究人員已經(jīng)證明核蛋白NPM1在屏蔽這些聚集體方面起著核心作用。

“這項研究的結(jié)果為我們的研究人員和醫(yī)生帶來了更大的進(jìn)步”，Mark Hipp總結(jié)道。“只有了解聚合物如何破壞細(xì)胞，才有可能在未來制定適當(dāng)?shù)膶Σ摺?rdquo;