专门的技术捕获独特的蛋白质结构在神经疾病

Charcot Marie Tooth和Dejerine-Sottas综合征是一组涉及覆盖神经轴突的髓鞘破裂的疾病。

随着这种髓鞘破裂，有这些疾病的人在武器和腿上遭受神经损伤 - 那些有Dejerine-sottas病的人可能永远不会走路，或者可能会失去他们是青少年时行走的能力。

研究人员已经知道，一种名为PMP22的蛋白质可能与这种疾病有关，这种蛋白质对神经髓磷脂很重要。但是因为这种蛋白质很小，是细胞膜的一部分，所以很难进行研究。现在，一个来自密歇根大学和范德比尔特大学的跨学科团队使用了一种叫做离子迁移-质谱(IM-MS)的尖端技术，表明PMP22蛋白的一个不稳定的突变版本与另一个突变的PMP22蛋白相结合，形成了一个稳定的复合物，称为“二聚体”。

“如果您在PMP22基因中获得其中一种突变，则导致创造该突变蛋白。然后，我们的结果表明，所产生的突变蛋白可能会进行二聚体，”新的研究牵头作者和a professor of chemistry at U-M. "Because it's stable, it's not going to re-form into monomeric protein that is then going to give you normal myelin sheath production."

他们的结果，发表在美国国家科学院院刊为这些疾病的工作原理提供了一个新的视角，并可能在未来为治疗提供一个目标。

范德比尔特大学的研究员查尔斯·桑德斯于2000年开始研究PMP22。这是一种已知与这些神经疾病有关的蛋白质，但很少有人研究它。桑德斯说，还有其他一些疾病与蛋白质折叠有关。通常情况下，错误折叠的蛋白质会以两种方式导致疾病:一是当它们错误折叠时，它们会被降解，不能完成它们应该做的工作。第二种情况是，蛋白质会结块，搅乱细胞，妨碍细胞正常工作。

“对于PMP22，我们从来没有完全清楚它是如何引起的疾病．它肯定和折叠问题有关，但它是怎么工作的呢?布兰登的研究结果表明，当这种蛋白质不稳定时，它就不能正确折叠，但非但没有被降解，反而形成了这种错误折叠的二聚体，”桑德斯说。“我们仍然不知道它到底是如何引起这些疾病的，但这是一个有趣和不寻常的观察，使这些疾病不同于所有其他蛋白质折叠疾病。”

多年来，桑德斯的实验室已经完成了一系列测量，以定量PMP22的突变形式的稳定性。他的实验室还与U-M研究人员Melanie OHI合作，研究了PMP22的健康功能，而Ohi在Vanderbilt的教师上开始的工作。

"We were able to see what we called myelin-like assemblies that allowed us to get some idea of what this protein might actually be doing in the context of a membrane. When we came to U-M, our goal was to get a high-resolution structure, which is really hard because this is a really small protein," Ohi said. "We needed to figure out if the protein Dr. Yadav was making for structural studies was forming larger oligomers and, surprisingly, PMP22 works well for Brandon's technique."

目前，奥海尔的生命科学研究所的副教授欧松召开了Ruotolo，其实验室专门使用IM-MS捕获生物分子的本机结构以及它们的组装。

为了使用这种质谱技术观察这些蛋白质，Ruotolo的实验室使用一种叫做纳米电喷雾电离的技术将蛋白质转移到气相。这项技术的工作原理是将含有蛋白质的溶液雾化成微小的带电液滴。携带蛋白质的溶剂很快变干——这一过程仅在几毫秒内就发生了——留下了带电荷的蛋白质。然后这些带电荷的蛋白质被吸入质谱仪内部的真空环境中。

在仪器内部，离子遇到了用少量背景气体加压的腔室。在该腔室内，仪器使用电场在背景气体存在下通过一系列电极拉动电离蛋白。这根据其尺寸与离子分开。随后的装置使用在严格的真空条件下操作的腔室，以根据其质量分离相同的离子。这样，研究人员能够观察蛋白质的结构，并将PMP22二聚体与单体分离，以便独立地评估它们。

然后研究人员加热电离蛋白质并测量其尺寸，重复几次，以便在蛋白质展开时测量大小的变化。这告诉研究人员蛋白质是多么稳定的蛋白质是多么稳定，蛋白质的稳定性。

研究人员说，开发治疗方法来干扰这些聚集在一起的突变体还有待进一步研究，但是知道蛋白质自我结合的方式和位置为新的研究领域提供了一个路线图。

“这不仅是我们对蛋白质所知的一大阶梯，质谱具有如此美妙的功能，这为我们未来可以做的整个令人难以置信的东西打开了门，这蛋白质“桑德斯说。”随着布兰登的工作方式，您可以想象最终将其扩展到药物发现，使用这种基本方法作为寻找纠正这些缺陷的化合物。“

该研究标题为“离子迁移率质谱”揭示外周髓鞘蛋白二聚体在周围神经病变中的作用。“

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