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蛋白质组装不仅与神经退行性疾病有关

蛋白质是生物材料的核心组成部分。在一些情况下,由单个氨基酸的组合构成的这些复杂分子包含数千个单个原子并具有复杂的三维形状。术语“折叠”用于描述该结构。蛋白质的折叠决定了它的生物学功能。

错误折叠成非天然结构和相关聚集使得蛋白质不仅无用而且具有潜在毒性。目前的观点是许多神经退行性疾病是由错误折叠的蛋白质引发的。它们在中枢神经系统的关键部位形成沉积物。最初,形成纤维状结构,称为“淀粉样蛋白原纤维”。这种淀粉样蛋白原纤维的较大沉积形成了可以在脑组织中发现的典型斑块,并且可以限制,破坏或杀死神经细胞。

PI3K SH3结构域通常是较大蛋白质的一部分,但也可以以正确折叠的形式单独存在。它们在蜂窝通信中发挥着重要作用。多年来,这些结构域已被用作模型系统,以检查蛋白质折叠,从而确定错误折叠的原因。这是因为研究人员已经发现这些结构域也可以形成淀粉样蛋白原纤维,这些原纤维与疾病典型的原纤维没有区别,对细胞也有毒。事实上,所有蛋白质都可能形成淀粉样纤维;健康的生物必须积极地,不断地对抗这个过程

使用该模型系统制备了直接适用于疾病相关蛋白的淀粉样原纤维的许多基本发现。“但我们直到现在才知道的是来自PI3K SH3结构域的原纤维的精确三维结构,”HHU的计算结构生物学教授,Forschungszentrum的工作组负责人GunnarSchröder教授解释道。于利希。

“现在我们可以使用cryo-EM来充分理解这些结构,”在自然通讯杂志发表的研究中,作者Schröder的副作者AlexanderBüll博士补充道。Büll是HHU的助理教授,直到2019年初,现在是丹麦技术大学Lyngby的生物技术和生物医学系的全职教授。Schröder教授在谈到这种确定结构的重要性时补充说:“现在我们已经了解了空间结构,过去20年的大部分早期数据都可以更加量化地重新解释或解释。”

“冷冻电子显微镜是确定原纤维三维结构的绝佳工具,”该研究的第一作者,Schröder教授在Jülich的工作组成员ChristineRöder强调说。2017年诺贝尔化学奖授予该方法的开发,其中仅在水性环境中采用其天然形式的复杂生物分子可以原子分辨率呈现。溶解在水中的样品 - 例如蛋白质 - 被冷冻到非常低的温度,因此固定在它们的天然结构中。这使得可以在该状态下在电子显微镜下检查它们。然而,这不能通过单个图像实现,而是连续几个记录从不同角度显示蛋白质。

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