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发现一种新的蛋白质,能够让我们的大脑和肌肉交流
发布时间: 2017-01-19     来源: 麦肯息讯

资料来源:

奥古斯塔大学佐治亚医学院

摘要:

一个巨大的受体群必须在我们的肌肉细胞上处于最佳的位置和最佳的机能,以便我们的大脑与我们的身体进行对话,这样我们才可以走路和呼吸。现在科学家们发现,一种被认为有助于靶向受体的蛋白也有助于确保它们的形成和机能,减缓它们的降解。

一个巨大的受体群必须在我们的肌肉细胞上处于最佳的位置和最佳的机能,以便我们的大脑与我们的身体进行对话,这样我们才可以走路和呼吸。

现在科学家们发现,一种被认为有助于靶向受体的蛋白也有助于确保它们的形成和机能,减缓它们的降解。

这个发现提供了洞察疾病是大脑与身体之间出现阻断的新视角,比如肌肉萎缩症,同时指出了新的治疗目标,神经学家Lin Mei博士说。Mei是在奥古斯塔大学乔治亚州医学院的神经科学和再生医学系主任,乔治亚研究联盟神经科学杰出学者和《神经元》杂质上该研究的相关作者。

这种蛋白质叫缔合蛋白,并且该受体主要用于接收乙酰胆碱。乙酰胆碱是释放运动神经元从而激活肌肉细胞的神经递质。缔合蛋白由我们的肌肉细胞构成,并被认为是一种生物锚,与乙酰胆碱受体相互作用,以确保他们处于最佳的位置,使我们的肌肉接收来自我们的大脑指令。

Mei说:“为了获得精确、高效的突触功能,受体必须高度集中在正确的位置”。

这个连接,或者突触,细胞结构被称为神经肌肉节点。在成长过程中,脊髓中的神经元到达肌肉细胞,构成了这个通讯的直接连线。为了制造那个连接,神经元释放聚集蛋白,这些蛋白到达LRP4,LRP4是肌细胞表面的一种蛋白质。这一行为激活了MuSK,它是一种酶,支持肌肉细胞表面的受体聚集,这些受体能够使交流生效。

现在,Mei和他的合作者已经展示了缔合蛋白不仅能够帮助保持这些受体在肌肉细胞的位置,并且也具有酶的功能,从而通过一个称为后驱动的过程帮助神经肌肉节点形成。事实上,聚集蛋白和MuSK也有助于这个后驱动过程。

新发现的行动发生在以下三个缔合蛋白领域的其中一个,或部分,称为RING,其具体功能未知。缔合蛋白的典型支架作用在另一部分;第三个蛋白质扮演的角色仍然未知。

RING的发现是一个小惊喜。因为在生物学中,像缔合蛋白这样的锚蛋白通常没有这种酶的活性。“这个锚是活跃的,”Mei说。事实上,发现的这个突触脑蛋白似乎通过受体同时具有这些基本工作。

众所周知,在神经肌肉节点的乙酰胆碱受体附近有大量的缔合蛋白,并且两者均有相当稳定交换量。新的发现表明,缔合蛋白有助于确保足够的受体总是存在于这个动态的环境中。

缔合蛋白突变导致了受体不能聚类或无法正常运行,可能导致大范围的的肌肉无力。这种肌肉无力通常见于肌肉萎缩症,Mei说。这包括先天性肌无力综合征,其中最常见的影响面部肌肉,并且有可能首先表现为眼睑下垂。甚至在RING蛋白的功能知道之前,其他人就已发现缔合蛋白这部分的缺陷或缺失会导致人类胎儿死于腹中,这可能是因为他们不能呼吸,Mei说,这个领域在神经肌肉节点的发展起到至关重要的作用,这是一个戏剧性的指标。MCG科学家们已经揭示了,没有缔合蛋白的酶作用,小鼠无法生存。

“从根本上讲,它提供了一种新的突触形成机制,”Mei说,“转译来看,通过鉴定这种异常的酶活性,大概,你可以开发一种治疗方法让它更具活性。”

他们仍有一大堆问题,比如说,是否如Mei怀疑的那样缔合蛋白也能改变受体的功能。他们也想知道是否这些缔合蛋白的其它部分的变体会影响RING结构域的酶的任务,因为有证据表明其它部分的变体也能导致致命的呼吸问题。科学家也正在追寻第三缔合蛋白位置的功能。

并且这尚且只是冰山一角,Mei推理到,同时也是一个线索,来观察锚蛋白穿过身体,包括大脑本身。他已经在观察形成神经元-神经元连接的典型的锚蛋白,比如PSD-95,在那里寻找酶活性的任何证据——以及潜在的新型药物作用靶点。

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