環(huán)境中的銅暴露和人腦中的蛋白質(zhì)α-突觸核蛋白可能在帕金森病的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。Empa 和利默里克大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠展示蛋白質(zhì)在暴露于大量銅離子時(shí)如何形成不尋常的形狀。該研究結(jié)果發(fā)表在ACS Chemical Neuroscience上，有助于制定治療神經(jīng)退行性疾病的新策略。
帕金森病的病因尚未完全清楚。早在典型的肌肉震顫發(fā)作之前，大腦中出現(xiàn)有缺陷的蛋白質(zhì)可能是第一個(gè)跡象。Empa 和愛爾蘭利默里克大學(xué)的研究人員現(xiàn)在仔細(xì)研究了這些 α-突觸核蛋白以蛋白質(zhì)環(huán)形式存在的異常形狀。通過這樣做，他們還能夠在納米尺度上可視化銅與環(huán)境污染的聯(lián)系。這為神經(jīng)退行性疾病的發(fā)展和生物金屬在疾病過程中的作用提供了新的啟示。此外，這些發(fā)現(xiàn)可能為改善該疾病的早期發(fā)現(xiàn)和治療提供機(jī)會(huì)。
可疑金屬
關(guān)于帕金森病的已知信息是大腦中的神經(jīng)元死亡，導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺缺乏。在疾病的后期，這會(huì)導(dǎo)致肌肉震顫、肌肉僵硬甚至不動(dòng)。這種緩慢進(jìn)展的疾病是繼阿爾茨海默病之后世界上第二常見的神經(jīng)退行性疾病。殺蟲劑或金屬等環(huán)境因素可能會(huì)促進(jìn)帕金森氏癥的發(fā)生。
由納米接口傳輸實(shí)驗(yàn)室的 Empa 研究員 Peter Nirmalraj 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)正在使用成像技術(shù)和化學(xué)光譜學(xué)研究這一假設(shè)，并與利默里克大學(xué)的 Damien Thompson 團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。研究人員正在針對(duì)一種參與帕金森氏癥發(fā)展過程中的幾個(gè)分子過程的蛋白質(zhì)：α-突觸核蛋白。在受影響的個(gè)體中，這種內(nèi)源性蛋白質(zhì)聚集在一起并導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡。研究人員懷疑高濃度的銅會(huì)干擾這些過程并加速疾病進(jìn)程。
邪惡之戒
為了在納米尺度上可視化 α-突觸核蛋白的聚集，來自 Cellulose & Wood Materials 實(shí)驗(yàn)室的 Empa 研究員 Silvia Campioni 人工生產(chǎn)了這種蛋白質(zhì)。使用原子力顯微鏡，研究人員隨后能夠在十天的時(shí)間里觀察最初處于溶液中的蛋白質(zhì)，因?yàn)樗纬闪藛为?dú)的不溶性絲狀結(jié)構(gòu)，然后最終聚集在一起形成致密的原纖維網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)這些圖像，可以在實(shí)驗(yàn)室以令人印象深刻的精確度觀察到可溶性蛋白質(zhì)在疾病進(jìn)展過程中轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)約 1 微米的結(jié)塊纖維。
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