當(dāng)一個(gè)大蛋白質(zhì)在運(yùn)送通過(guò)一個(gè)細(xì)胞時(shí)沒(méi)有折疊，它的速度會(huì)減慢，并陷入交通堵塞。最近，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)的化學(xué)家們，利用一種專門的顯微鏡——一種細(xì)胞交通攝像機(jī)，能夠看到未折疊蛋白擴(kuò)散的方式。

研究蛋白質(zhì)折疊和運(yùn)輸之間的關(guān)系，可以讓我們深入了解蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊疾病，如阿爾茨海默氏病和亨廷頓氏病?；瘜W(xué)教授Martin Gruebele和研究生Minghao Guo、Hannah Gelman，將相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在最近的《PLOS ONE》雜志。

Gruebele說(shuō)：“我們著眼于疾病的最早期階段，壞的蛋白運(yùn)輸?shù)某跏茧A段。”他說(shuō)，在過(guò)去，很多關(guān)于阿爾茨海默氏病及相似疾病的研究，大多集中在原纖維和大腦中形成的大束錯(cuò)誤折疊蛋白。

他說(shuō)：“但是現(xiàn)在，我們認(rèn)為，原纖維只是細(xì)胞死亡時(shí)剩下的最終產(chǎn)物，實(shí)際殺傷機(jī)制與蛋白質(zhì)向細(xì)胞特定位置的遷移有關(guān)，例如外細(xì)胞膜。在基本水平上了解這些機(jī)制是如何運(yùn)作的，將給人們尋找治療方法指明方向。”

研究人員推測(cè)，一種未折疊蛋白將更緩慢地移動(dòng)通過(guò)細(xì)胞，因?yàn)樗且粋€(gè)巨大的、粘稠的團(tuán)狀物，而不是一個(gè)緊密的包裹。伊利諾伊研究小組設(shè)計(jì)了一種方法，利用一種熒光顯微鏡，然后使用三維擴(kuò)散模型，將這種蛋白的未折疊與其運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來(lái)，來(lái)測(cè)量當(dāng)一個(gè)蛋白質(zhì)未折疊時(shí)擴(kuò)散如何減慢下來(lái)？

研究人員發(fā)現(xiàn)，未折疊蛋白確實(shí)會(huì)慢下來(lái)，雖然它的速度并不穩(wěn)定。有時(shí)它迅速對(duì)焦到一個(gè)新的位置，有時(shí)一直待在一個(gè)區(qū)域無(wú)所事事，就像一輛車在交通高峰時(shí)間走走停停。他們能夠繪制出具有不同擴(kuò)散速率的細(xì)胞區(qū)域。

然而，未折疊蛋白的速度放緩，不僅是由于尺寸問(wèn)題。研究人員進(jìn)行了更多實(shí)驗(yàn)證明，未折疊蛋白與細(xì)胞內(nèi)的其他分子粘在一起。細(xì)胞內(nèi)一類被稱為分子伴侶的分子，能夠結(jié)合蛋白質(zhì)未折疊的部分，研究人員發(fā)現(xiàn)，與正確折疊的蛋白質(zhì)相比，未折疊蛋白可更多地與分子伴侶相互作用。然而，當(dāng)大批的蛋白質(zhì)未折疊時(shí)，細(xì)胞的系統(tǒng)就會(huì)超載，分子伴侶就不能全部處理它們。

Gelman說(shuō)：“研究這樣的事情，可以讓人們解決‘為什么在體外相對(duì)無(wú)害的一些事情，在細(xì)胞內(nèi)卻有如此大的影響？’這個(gè)問(wèn)題。在試管中產(chǎn)生不那么有效蛋白質(zhì)的一個(gè)變化，可以轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞內(nèi)一個(gè)完全致命的突變。首先，蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的作用，可能不再實(shí)現(xiàn)。第二，隨著越來(lái)越多的未折疊，它們可能會(huì)破壞整個(gè)細(xì)胞的功能。”

研究人員認(rèn)為，未折疊蛋白可能也粘附在非伴侶分子上，引起細(xì)胞內(nèi)的其他問(wèn)題，并破壞細(xì)胞內(nèi)的流動(dòng)。他們計(jì)劃使用專門的顯微鏡來(lái)研究其他蛋白質(zhì)，以及未折疊如何影響它們的擴(kuò)散，以探討他們觀察到的特性是否為普遍性的，或者是否每個(gè)蛋白質(zhì)有其自己的響應(yīng)。

他們也希望使用這種方法，來(lái)觀察未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白如何移動(dòng)到細(xì)胞膜，在那里它們聚集并產(chǎn)生阿爾茨海默氏病及其他疾病中所看到的問(wèn)題。

Gruebele說(shuō)：“一連串的事情。如果在偏僻的地方發(fā)生一次交通事故，這僅僅是車主的一個(gè)難題。但是，如果你在洛杉磯高速公路的中間路線停車，很快整個(gè)高速公路將會(huì)癱瘓。我們所研究的事情，就像停在高速公路上的車。”