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酵母蛋白揭示了阿尔茨海默氏病的形式
发布日期:2018-05-16

在新发表的一项研究中,来自MIT的生物学家详细介绍了酵母蛋白如何导致抗淀粉样蛋白治疗机会。 / em

称为淀粉样蛋白的纤维状蛋白质团块通常与阿尔茨海默氏病等疾病相关,在阿兹海默氏病中它们在脑中形成特征性斑块。

科学家在150年前首次描述了淀粉样蛋白;他们自此被标记为帕金森病,亨廷顿病,类风湿性关节炎以及阿尔茨海默病的关键参与者。然而,最近的研究结果表明,这类蛋白质在健康细胞中也可能具有关键的生物学功能。

在本周出版的Cell杂志上发表的一项研究中,麻省理工学院的生物学家发现,酵母细胞需要在被称为孢子的生殖细胞产生过程中建立淀粉状蛋白样结构。研究人员说,更多地了解酵母菌如何构建,然后分解这些蛋白质结构可以帮助科学家开发能够摧毁致病性淀粉状蛋白的药物。

“脑中的淀粉样蛋白持续数十年。我们无法摆脱它们,但酵母细胞似乎有一个在15分钟内摆脱它们的机制,“麻省理工学院科赫综合癌症研究所和该论文的主要作者,博士后Luke Berchowitz说。 “如果我们能够利用这种机制,并且真正了解它,那可能会导致抗淀粉样蛋白治疗的机会。”

该论文的资深作者是Angelika Amon,Kathleen和Curtis大理石癌症研究教授以及Koch研究所的成员。其他作者是本科生Margaret Walker,博士后Greg Kabachinski和Thomas Carlile,生物学副教授Wendy Gilbert和生物学教授Thomas Schwartz。

生殖的作用

Berchowitz及其同事在研究有性繁殖在酵母菌中的作用时,发现了称为Rim4的酵母淀粉样蛋白形成蛋白。 Rim4是一种蛋白质,它含有很长的无序区域,并且富含氨基酸天冬酰胺,这是一种称为朊病毒的淀粉样蛋白形成蛋白的标志。

Berchowitz和Amon先前发现Rim4锁定了信使RNA(mRNA)分子,后者将遗传信息携带到细胞的蛋白质构建机器中。在新Cell文件中,研究人员发现Rim4使用淀粉状蛋白样簇来防止这些mRNA分子被转录成蛋白质。

研究人员发现,这一过程调节孢子的形成 - 与卵子和精子类似的生殖细胞。

酵母通常通过一种称为萌芽的过程无性繁殖,但在某些高压力条件下,它们也可以通过产生融合形成新细胞的孢子进行有性繁殖。麻省理工学院的研究小组发现,随着酵母细胞接近完成有性生殖,Rim4淀粉样蛋白簇被分解,释放出细胞完成减数分裂所需的mRNA - 这是产生孢子的特殊类型的细胞分裂。

“我们没有人预计Rim4的实际工作方式是通过形成这些聚集体,”纪念斯隆凯特琳癌症中心的成员Scott Keeney说,他没有参与这项研究。 “我们习惯于把它们看作是有毒的聚集体,所以为了证明它们在细胞中实际上具有有用的功能是很有趣的。”

研究人员还发现初步数据表明,称为DAZL的淀粉样蛋白蛋白在小鼠精子形成中起相同作用;他们认为类似的蛋白质可能在包括人类在内的每一个有性繁殖的生物体中发现。

Berchowitz说,目前还不清楚为什么细胞依赖淀粉样蛋白形成蛋白来进行这种类型的调控,但是淀粉样蛋白提供的一个优势是它们能够抵御有性繁殖细胞形成的恶劣环境。 “淀粉样蛋白很稳定,它们能够隔离事物,”他说。 “他们是非常强硬的监护人。”

“一个很好的机会”

以前,科学家已经发现了一些在正常细胞功能中具有关键作用的淀粉样蛋白形成蛋白的其他例子:在果蝇中,记忆的持久性可以依赖于脑中形成淀粉状蛋白样结构,并且淀粉状蛋白也参与在人体内形成皮肤色素黑色素。

更多地了解细胞如何分解这些淀粉样蛋白可以帮助科学家开发新的药物治疗阿尔茨海默病,帕金森病,亨廷顿病和类风湿性关节炎等疾病。 Berchowitz正在研究酵母细胞如何调节Rim4聚集体的分解。

“这是研究活细胞中淀粉样蛋白的装配,调节和功能的好机会,”他说。 “我们可以快速,同步,丰富地形成它们,这非常令人兴奋。”

出版物:Luke E. Berchowitz等人,“Regulated Formation of a Amyloid-like Translational Repressor Govns Gamegegenesis”,Cell,2015; DOI:10.1016 / j.cell.2015.08.060

来源:麻省理工学院新闻Anne Trafton