细胞质中的蛋白质聚集体干扰重要的运输途径

在患有神经退行性疾病的患者的大脑中，医学研究人员可以观察到蛋白质沉积物，也称为聚集体。多年来，这些聚集体被怀疑会导致神经细胞死亡，以及像阿尔茨海默氏症，帕金森症或亨廷顿氏症这样的疾病。由Mark Hipp和Ulrich Hartl领导的Martinsried Max Planck生物化学​​研究所的科学家们现已证明，蛋白质聚集体的位置对细胞的存活有很大的影响。虽然细胞核内的聚集体几乎不影响细胞功能，但细胞质内相同蛋白质的沉积会干扰细胞核和细胞质之间的重要运输途径。这导致蛋白质和RNA转运进出细胞核的阻断。从长远来看，这可能导致受影响细胞的死亡和疾病的进展。这些研究的结果现已发表在期刊上科学。

蛋白质由长链氨基酸组成，在小型机器等细胞中起作用。为了能够实现它们的功能，蛋白质必须呈现预定的三维结构。在健康的细胞中，有各种各样的折叠助手和广泛的质量控制机器。错误折叠的蛋白质被修复或快速降解。如果这种情况发生不充分或根本不发生，蛋白质会聚集在一起，形成聚集体并损害细胞。

蛋白质聚集体与许多神经退行性疾病相关，包括ALS，阿尔茨海默氏症，帕金森氏症和亨廷顿舞蹈病。然而，如何确切地聚集损害细胞仍然是未知的。2013年，Martinsried的几个团体成立了ToPAG联盟来解决这个问题，现在可以报告他们的第一次成功。世界着名的蛋白质折叠专家哈特尔教授实验室的科学家已经证明，聚集体的位置决定了神经细胞的命运。

与来自波鸿鲁尔大学的Konstanze Winklhofer和JörgTatzelt一起，研究人员表达了人工聚集蛋白以及亨廷顿病诱导的培养细胞中蛋白质亨廷顿的突变体。两种类型的蛋白质都积聚在大量蛋白质沉积物中。“对于我们来说，令人惊讶的是，蛋白质向细胞质而非细胞核的方向导致更多的可溶性聚集物，而且毒性更强的聚集体”，Ulrich Hartl部门负责人兼领导者Mark Hipp说。研究。细胞质中的蛋白质沉积物阻断了RNA的转运，并在细胞核和细胞质之间正确折叠了蛋白质。似乎聚集体的粘性表面可以隔离重要的蛋白质，从而使它们失活。“ 我们在聚集体内检测到细胞运输机械的多个组成部分。这导致这些因子从细胞中耗尽，并且像缺失部分的机器一样，细胞无法正常运作“，该研究的第一作者Andreas Woerner解释说。一旦所有蛋白质的蓝图，RNA被困在细胞核内，蛋白质合成无法进行，细胞也会恶化。目前还不完全清楚为什么核聚集体的危害较小，但研究人员有证据表明核蛋白NPM1在屏蔽这些聚集体方面起着核心作用。该研究的第一作者Andreas Woerner解释道。一旦所有蛋白质的蓝图(RNA)被捕获在细胞核内，蛋白质合成就无法进行，细胞也会恶化。目前还不完全清楚为什么核聚集体的危害较小，但研究人员已经证明核蛋白NPM1在屏蔽这些聚集体方面起着核心作用。该研究的第一作者Andreas Woerner解释道。一旦所有蛋白质的蓝图(RNA)被捕获在细胞核内，蛋白质合成就无法进行，细胞也会恶化。目前还不完全清楚为什么核聚集体的危害较小，但研究人员已经证明核蛋白NPM1在屏蔽这些聚集体方面起着核心作用。

“这项研究的结果为我们的研究人员和医生带来了更大的进步”，Mark Hipp总结道。“只有了解聚合物如何破坏细胞，才有可能在未来制定适当的对策。”