2017年3月17日——在Ludo Van Den Bosch教授(VIB-鲁汶大学)的领导下,来自比利时、英国和美国的科学家识别出形成肌萎缩侧索硬化(ALS)和额颞叶变性(FTLD)特征性蛋白质 “团块” 的新过程。这些会在正常细胞中结合RNA的蛋白质如何粘在一起一直是难以捉摸的,直到最近科学家们证明它们会从细胞内水状物质中分开(就像油从水中分离)。Van Den Bosch教授的团队揭示了携带C9orf72基因缺陷患者(疾病)过程背后的分子相互作用。他们的结果成为一流期刊《分子细胞(Molecular Cell)》的封面文章。 1 r1 ~3 V# o; V# F' r( l4 a; w
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在正常神经元处于压力下时,RNA结合蛋白质团块会以应激颗粒(SGs)的形式自然发生,从细胞内水中沉淀出来。不过,在正常细胞中,应激颗粒形成的过程是被严格控制而可逆的,不会导致疾病。科学家们之前认为,疏水相互作用(或者蛋白质无能力与水混合)会导致应激颗粒的形成。然而,在Van Den Bosch教授的指导下, Steven Boeynaems博士和同事们表明,携带C9orf72基因缺陷的患者中,在这些毒性蛋白质聚合物形成之前,一个不同的过程也会导致这种分层。 9 n3 q1 j* t; d% U
突变使蛋白质更容易聚合
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应激颗粒通常在细胞内表现为液体的蛋白质液滴,而蛋白质聚合物则不是。C9orf72突变会导致神经元产生小的、异常和高电荷的(highly-charged)毒性蛋白质或多肽。不过,这些多肽究竟如何具有毒性还没有得到充分理解。研究小组能够在体外观察到:这些多肽会导致RNA结合蛋白自发地粘在一起,改变细胞内应激颗粒的动力学,使它们更像固体而非液体。
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Ludo Van Den Bosch教授(VIB-鲁汶大学):“这些观察给予我们对导致家族性ALS和FTLD中RNA结合蛋白质团块的分子过程的更多见解。人们相信这个过程是发生在蛋白质不可逆转地“粘在一起”之前的重要一步。当这些团块形成得足够多,神经元将无法发挥功能并死亡。” % i$ Z# _3 x) P' F9 a
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蛋白质团块“防冻剂” , g+ R$ M; A8 J4 B9 S9 L# U
多学科方法对于这项研究是至关重要的,Peter Tompa教授(VIB-布鲁塞尔自由大学)实验室和Switch实验室(VIB-鲁汶大学)与Van Den Bosch教授的实验室建立了密切合作。这些研究小组在蛋白质聚合和结构生物学方面的专业知识是这项研究工作所必不可少的。在识别哪些蛋白质响应毒性多肽创造的状况的过程中,VIB的质谱分析核心设施也发挥了关键作用。
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Steven Boeynaems博士(VIB-鲁汶大学):“基于我们的合作努力,未来能够以开发分子“防冻剂”为中心来开展研究,防止这些液体蛋白质凝固,从而阻止蛋白质聚合和神经元死亡。”
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