omega -3可能是打开血脑屏障的关键
一种将欧米伽-3脂肪酸输送到大脑的分子的壮观图像，可能为神经疗法向大脑输送打开了一扇大门。
“我们已经成功获得了传输器的三维结构蛋白质这为ω -3脂肪酸进入大脑提供了通道。在这个结构中，我们可以看到-3是如何与转运蛋白结合的。该研究的第一作者、哥伦比亚大学瓦格洛斯医学院曼西亚实验室的西蒙斯学会研究员罗斯玛丽·j·卡特博士说:“这一信息可能会允许设计模仿ω -3脂肪酸的药物来劫持这一系统并进入大脑。”
这项研究于6月16日发表在该杂志的网络版上自然。
治疗神经系统疾病的一个主要挑战是让药物跨越整个世界血脑屏障这是一层紧密排列的细胞，它排列在大脑的血管上，并热心地阻止毒素、病原体和一些营养物质进入大脑。不幸的是，这一层也阻碍了许多原本有望治疗神经疾病的药物。
像欧米茄-3这样的必需营养物质需要专门的转运蛋白的帮助，这种转运蛋白可以特别识别它们，并让它们通过这个屏障。卡特说:“传送器就像俱乐部的保镖，只允许有邀请或后台通行证的分子进入。”
让ω -3脂肪酸进入体内的转运者或保护者被称为MFSD2A，这是卡特研究的重点。“了解MFSD2A的样子以及它如何将ω -3脂肪酸拉过血脑屏障，可能会为我们提供所需的信息，从而设计出能够欺骗这个保镖并获得进入通行证的药物。”
为了可视化MFSD2A，卡特使用了一种称为单粒子冷冻电子显微镜的技术。
“这项技术的美妙之处在于，我们能够看到传输体的形状，细节可以精确到十亿分之一米，”该研究的联合领导者Filippo Mancia博士说，他是哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院生理学和细胞生物物理学副教授，也是膜蛋白结构和功能方面的专家。“这一信息对于理解转运蛋白在分子水平上是如何工作的至关重要。”
在低温电镜分析中，蛋白质分子悬浮在电子显微镜下的薄冰层中。功能强大的相机从无数个角度拍摄了数百万张蛋白质的照片，然后将这些照片拼凑在一起，构建出3D地图。
在这张地图上，研究人员可以建立一个蛋白质的3D模型，把每个原子放在它的位置上。“这让我想起了玩拼图游戏，”曼西亚解释道。近年来，这项技术在可视化生物分子方面变得非常强大，这在一定程度上要归功于哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院生物化学和分子生物物理学教授Joachim Frank博士，他因开发冷冻电子显微镜数据分析算法而获得2017年诺贝尔奖。
凯特解释说:“我们的结构表明，MFSD2A具有碗状形状，ω -3脂肪酸与这个碗的特定一侧结合。”“碗是倒置的，面向细胞内部，但这只是蛋白质的单个3D快照，在现实生活中必须移动运输ω- 3脂肪酸。为了准确理解它是如何工作的，我们需要多个不同的快照，或者更好的是，一个传输器运动的电影。”
为了了解这些运动可能是什么样子，该研究的另一位共同领导者，威尔康奈尔医学院生理学和生物物理学助理教授乔治·卡拉什维利博士，以蛋白质的3D模型为起点，运行计算模拟，揭示了转运蛋白如何移动和调整其形状，以释放ω -3到大脑中。该研究的第三位共同领导人，新加坡杜克-新加坡国立大学医学院教授David Silver博士，MFSD2A生物学的先驱，与他的团队一起测试并证实了来自结构的假设，以及MFSD2A如何精确定位蛋白质的重要特定部分的计算模拟。
该团队还包括来自纽约结构生物学中心、芝加哥大学和亚利桑那大学的研究人员，他们都利用自己的特定技能使这个项目成为可能。
研究小组目前正在研究这种转运蛋白是如何首先从血液中识别-3脂肪酸的。凯特说:“但我们的研究已经让我们对MFSD2A如何向大脑传递ω -3脂肪酸有了深刻的了解，我们真的很高兴看到我们的结果会带来什么。”
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