活体大脑神经元内蛋白质首次识别

2021-08-17 来源:科技日报

      美国研究人员首次成功开发出一种方法,可以识别活体动物大脑中不同类型神经元内的蛋白质。该研究11日发表在《自然·通讯》杂志上,这一结果使人类在了解大脑中数百万种不同蛋白质的道路上迈出了一大步。

        在机体所有重要的组成部分中,都有蛋白质的参与,因此它也是科学家想要更好了解帕金森病和阿尔茨海默氏症等复杂脑部疾病的关键。换句话说,对大脑中蛋白质的深入了解,将会带来神经退行性疾病领域新疗法的开发。

        此次,在由美国西北大学和匹兹堡大学领导的新研究中,科学家们设计了一种病毒,能将一种酶发送到活体老鼠大脑中的精确位置。该酶源自大豆,在预定位置可对其邻近蛋白质进行基因标记。研究人员随后通过荧光和电子显微镜对大脑成像,以验证该技术。他们发现,这一新手段对活神经元内的整套蛋白质(或蛋白质组)进行了“快照”,可用质谱法对其进行分析。

        该研究论文的作者、西北大学神经生物学家雅夫詹尼亚·科佐罗维茨基表示,人们之前在细胞培养中也做过类似的工作,但是,培养皿中的细胞与大脑的工作方式其实是不同的,甚至它们在相同的地方,做相同的事情时,都没有相同的蛋白质。“在小鼠大脑的复杂组织中进行这项工作更具挑战性。现在,我们可以利用蛋白质组学的优势,将其放入更真实的神经回路中。”他说。

       通过化学标记蛋白质及其“邻居”,研究人员现在可以了解蛋白质是如何在特定的受控区域内工作的,以及它们是如何在蛋白质组中相互配合的。

        研究人员还表示,基于质谱的蛋白质组学是一项十分强大的技术,现在通过这一最新方法,科学家可以开始以高精度和特异性绘制各种大脑回路的蛋白质组,甚至说还可以对它们进行量化,以了解大脑不同部位和神经元究竟存在多少蛋白质。

        总编辑圈点

        基因靶向可以说已彻底改变了生物学和神经科学,但蛋白质靶向却严重滞后。蛋白质的重要性人人皆知,这是我们细胞中的“最终效应物”,了解蛋白质的位置、工作方式以及它们之间的相互关系,对神经科学领域非常重要。只要将这些知识稍加扩展,就可以识别特定大脑活动模式期间或药物引起变化期间,神经元蛋白质到底在发生什么,进而更好地了解脑部疾病、推进治疗手段。可以说,正是这一研究,让蛋白质靶向的作用迎头赶上。


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