研究人员观察到完整脑细胞中的蛋白质降解

阿尔茨海默氏症、亨廷顿氏症或帕金森症等神经退行性疾病是由脑神经细胞中的缺陷和聚集蛋白引起的，这些细胞因此瘫痪甚至死亡。在健康细胞中，这一过程被一种被称为蛋白酶体的酶复合体所阻止，蛋白酶体可以清除并回收废弃和有缺陷的蛋白质。最近，慕尼黑附近马普生物化学研究所沃尔夫冈·鲍迈斯特团队的研究人员首次观察并从结构上描述了健康脑细胞内工作的蛋白酶体。“当我们在屏幕上看到蛋白酶体时，我们立即意识到结果的重要意义，”该研究的第一作者浅野秀(Shoh Asano)回忆道。这项研究现已发表在该杂志上科学．

科学家估计，我们的大脑由大约100到1000亿个神经元组成神经细胞．为了尽可能长时间地完成各自的任务，这些细胞必须不断地控制其内部蛋白质的质量和功能。否则，蛋白质可能会聚集在一起，从而麻痹甚至杀死细胞。一旦细胞发现缺陷蛋白质在美国，这被标记为降解，一种分子碎纸机，即所谓的蛋白酶体，将其切成碎片，最终回收。

现在，研究人员第一次成功地在完整的神经细胞中可视化这一过程，以前只能在试管中进行研究。电子冷冻层析成像是获得上述图像的必要条件。因此，细胞在几分之一秒内冷却到零下170°C。在一个连续的步骤中，从许多不同的角度拍摄细胞内部的图片，然后通过计算合并成三维图像。

“第一次在完整细胞中”

在目前的研究中，特定技术创新的使用使研究人员获得了前所未有的成像质量，使他们能够区分细胞内的单个蛋白酶体。“这是第一次有可能定性和定量地描述这一重要性酶复杂Asano对结果进行了分类。在接下来的实验中，科学家们将重点放在了蛋白酶体的活性上。对于单个粒子的解释，重要的是要知道有帽状结构，即所谓的调节粒子，附着在蛋白酶体的末端(见图)。它们结合被指定降解的蛋白质，从而改变它们的形状。科学家们能够区分这些状态，从而推断出有多少蛋白酶体在积极降解蛋白质。

未来的新前景

研究人员的结论是:在像实际实验中使用的静止神经细胞中，只有少数蛋白酶体是活跃的。详细地说，结果显示，只有四分之一的蛋白酶体在积极降解蛋白质，而其余的蛋白酶体同时处于空闲状态。在未来，科学家们希望解决蛋白酶体在细胞压力下的结构变化，因为它发生在神经退行性疾病．沃尔夫冈·鲍迈斯特决定了未来的议程，他说:“这项研究显示了在细胞中完全分解蛋白质复合物并研究它们相互功能依赖性的新可能性。”