新澤西州新不倫瑞克(2021 年 8 月 13 日)——細(xì)胞中的一些蛋白質(zhì)可以分離成小液滴，如水中的油滴，但這個(gè)過程中的缺陷可能是老年人大腦神經(jīng)退行性疾病的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在，羅格斯大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種新方法來量化與這些疾病有關(guān)的蛋白質(zhì)液滴。
這項(xiàng)新技術(shù)同時(shí)量化了蛋白質(zhì)液滴的表面張力和粘度或厚度，將幫助科學(xué)家研究它們?nèi)绾巫兓?，為更好地了解這些疾病的機(jī)制和藥物治療的發(fā)展開辟道路。
該研究發(fā)表在《生物物理報(bào)告》雜志上。
羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)研究了生物分子凝聚物，它們是通過細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和 RNA 的液-液相分離產(chǎn)生的液滴，其過程類似于油在水中形成液滴的過程。
這些蛋白質(zhì)液滴的材料特性很重要，因?yàn)樗鼈冊(cè)谏窠?jīng)退行性疾病中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，例如肌萎縮側(cè)索硬化 (ALS) 以及阿爾茨海默病和帕金森病。基本思想是某些蛋白質(zhì)的液滴可以變成堵塞物或分子聚集體，這是這些疾病的標(biāo)志。
令人驚訝的是，沒有完善的方法來量化這些蛋白質(zhì)液滴的材料特性，主要是因?yàn)樗鼈兎浅Ｐ?mdash;—大約是雨滴體積的萬億分之一。研究人員開發(fā)了一種簡(jiǎn)單的方法，從你通過吸管喝水的方式汲取靈感：口中的吸力和飲料在吸管中流動(dòng)的速度可以告訴你液體飲料的特性。類似地，人們可以通過觀察液滴如何進(jìn)出稱為微量移液管的微型玻璃管的尖端來測(cè)量蛋白質(zhì)液滴的材料特性。
研究人員研究了油和水等常見液體的液滴。事實(shí)證明，需要極大的壓力才能將它們移入微量移液管，以克服這些液體在如此狹窄的通道中的高表面張力。但是一旦克服了這種張力，油滴和水滴就會(huì)因?yàn)檎扯鹊投苿?dòng)得太快而無法被相機(jī)捕捉到。然而，研究人員發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)液滴具有恰到好處的表面張力和粘度，可以使用微量移液器進(jìn)行定量研究。
“我們可以應(yīng)用微量移液器技術(shù)準(zhǔn)確測(cè)量生物分子凝聚物這一事實(shí)凸顯了蛋白質(zhì)液滴與普通液體之間的主要區(qū)別：蛋白質(zhì)液滴的表面張力比油低數(shù)千倍，而它們的粘度卻比油高數(shù)千倍或水，”資深作者、羅格斯-新不倫瑞克大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系助理教授鄭石說。
“我們現(xiàn)在終于可以定量研究蛋白質(zhì)液滴的材料特性在神經(jīng)過程中是如何變化的。我們預(yù)計(jì)這項(xiàng)技術(shù)將被廣泛應(yīng)用并解決當(dāng)前方法的一些限制。它將為解開這些機(jī)制以及促進(jìn)治療這些疾病的治療進(jìn)展打開大門。”
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