追踪帕金森病蛋白质的路径

随着帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性疾病的进展，错误折叠的蛋白质在神经元中聚集在一起，使细胞中的正常蛋白质也发生错误折叠和聚集。发生这种情况的细胞退化并最终死亡。能够密切关注这些被损坏的蛋白质的位置是解开这些疾病和开发治疗方法的关键。

一组研究人员现在开发了一套工具来观察、监测和量化蛋白质错误折叠与帕金森氏症的关系疾病输入神经元在实验室培养中以及它们进入体内后的情况。研究结果将发表在8月11日的《美国医学杂志》上生物化学杂志．

α -突触核蛋白是一种存在于所有神经元中的蛋白质，它被认为参与调节神经递质的释放。错误折叠α-突触核蛋白粘在一起，形成纤维沉积物称为淀粉样纤维．这些是路易体的主要成分，在帕金森患者的神经元中看到的团块。

2011年，宾夕法尼亚大学神经退行性疾病研究中心的弗吉尼亚·李(Virginia Lee)团队证明，如果将实验室生产的α -突触核蛋白原纤维添加到培养皿中生长的神经元中，神经元会发展出路易体，并表现出其他神经退行性疾病的症状。这项研究和其他研究表明，错误折叠的α -突触核蛋白可以从一个细胞传播到另一个细胞，而不是在每个细胞中重新形成。然而，没有办法直接观察α -突触核蛋白原纤维进入的初始步骤细胞．

“我们对神经退行性疾病的理解，甚至是健康大脑的正常功能，就这一点而言，都受到我们目前掌握的技术的限制，”李实验室的博士后、领导这项新研究的小理查德·卡波维茨(Richard Karpowicz Jr.)说。

Karpowicz设计了一种简单而灵敏的方法来观察α -突触核蛋白原纤维进入细胞的过程。首先，他培养神经元并合成带有荧光蛋白标记的α -突触核蛋白原纤维。接下来，他将细胞和荧光纤维一起放入培养皿中。然后他添加了一种叫做台潘蓝的染料，可以关闭荧光标记。重要的是，这种染料不能穿过完整的细胞膜，这意味着它不能关闭细胞内已经存在的标签。一旦他加入染料，细胞外发光的原纤维就停止了，但那些已经进入细胞的原纤维继续发光，这让他可以看到并计算内化的原纤维。

此外，在与宾夕法尼亚大学化学系E. James Petersson的研究小组的合作中，研究人员还开发了用长时间荧光标记的纤维，这些纤维对酸性敏感或不敏感。根据荧光是否可见，研究人员可以确定原纤维何时进入细胞中的酸性区室，从而推断作用于原纤维的细胞过程。

通过这些方法，研究小组对原纤维进入细胞的命运有了一些了解。他们发现，原纤维被细胞膜主动吞噬，并被运送到细胞的废物处理室溶酶体，大部分原纤维在那里停留了几天。Karpowicz说:“令人惊讶的是，细胞能够隔离这么多物质。”但是，尽管细胞尽了最大的努力，一些原纤维还是从溶酶体中找到了出路并被诱导蛋白质聚合。

当研究人员向细胞中添加氯喹以抑制溶酶体活性时，越来越多的原生α -突触核蛋白被招募形成聚集体。溶酶体功能障碍常见于神经退行性疾病患者。Lee说:“我们知道，一些(病理蛋白)以某种方式脱离了溶酶体。”“但我们不知道这是怎么发生的。”

而是能够准确地量化原纤维这项研究将使研究人员能够快速筛选潜在的药理化合物，有朝一日可以用于阻止患者体内受损蛋白质的传播。李说:“一旦你可以观察[纤维]进入细胞，并量化细胞内有多少，然后你可以添加小分子，看看是否可以减少摄取。”“这真的是一个简单的实验，不需要很长时间。”Karpowicz补充说，观察这些摄取途径中的遗传变异可以为为什么有些人比其他人更容易患病提供线索。