俄勒冈州立大学的科学家们通过使用生物物理技术更多地了解一种运动蛋白，其故障与许多疾病有关，从而朝着更好地理解神经退行性疾病迈出了关键一步。

这项 发表在 eLife 杂志上的研究代表了在改善全球数百万受阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症、帕金森病和多发性硬化症等疾病影响的人的护理方面取得的重要进展。

当大脑和脊髓中的神经细胞(称为神经元)分解、功能异常并最终死亡时，就会发生神经退行性疾病。随着神经元恶化，患者通常会经历逐渐恶化的神经系统症状，这些症状可能会发展为衰弱，在许多情况下甚至会导致死亡。

根据哈佛神经发现中心的数据，美国有 500 万人患有阿尔茨海默病，100 万人患有帕金森病。还有 400,000 名 MS 患者和 30,000 名 ALS 患者，这种疾病在 1939 年棒球明星 Lou Gehrig 被诊断出患有 ALS 时引起了公众的注意。

神经退行性疾病主要发生在中老年时期，这意味着随着美国人口老龄化，发病率预计会上升。人口统计数据表明，如果没有新的干预措施，到 2050 年将有超过 1200 万美国人受到神经退行性疾病的影响。

俄勒冈州立大学科学学院生物化学和生物物理学系主任 Elisar Barbar和俄勒冈州遗传密码扩展中心GCE4All项目协调员 Kayla Jara领导了对动力蛋白的深入研究，动力蛋白是其中两种运动蛋白之一细胞; 另一种是驱动蛋白。

运动蛋白是动物和真菌细胞用来将化学能转化为机械功的微小分子机器。它们是微型“车辆”，通过称为细胞骨架的轨道网络穿越细胞，牵引细胞有效载荷并产生力以帮助许多重要过程和功能。

“在受伤后和再生过程中，动力蛋白负责运输控制神经系统细胞增殖和分化的货物，”Jara 说。“神经退行性疾病是由于产生动力蛋白马达成分的基因发生突变并损害轴突中的运输机械而引起的。”

她说，神经细胞可能很长，严重依赖运动蛋白来确保细胞体和轴突尖端之间的物质运输。轴突是一条从细胞主要部分延伸出来的电缆，将电脉冲从一个神经元传输到其他神经元。

“就像高速公路连接城镇和城市一样，我们的细胞内有一系列称为微管的道路，运动蛋白用来运送负载，”Barbar 说。“动力蛋白负责向一个方向运送货物，大约 40 种驱动蛋白类型的蛋白质向相反方向运送货物。这表明在共同构成动力蛋白的许多亚基蛋白之间存在复杂的调节方法。”

在这项研究中，研究期间的博士生 Barbar 和 Jara 与来自俄勒冈州立大学和刘易斯与克拉克学院的科学家合作，仔细研究了其中一个亚基：中间链或 IC，它充当其他亚基的粘合剂亚基以及两种非动力蛋白 p150Glued 和 NudE。

“这些结合相互作用都发生在 IC 的前半部分，由于它没有折叠成特定结构，因此它逃过了许多结构技术的研究，”Barbar 说。“我们想了解亚基的结合如何调节 IC 与 p150Glued 和 NudE 的相互作用。由于难以研究这种大小的非结构化蛋白质复合物，因此这个问题没有得到解答。但 p150Glued 和 NudE 与 IC 的相同区域结合，这些蛋白质参与不同的动力蛋白功能，因此必须有一种机制在两者之间进行选择。”

通过研究来自嗜热毛壳菌的蛋白质，科学家们了解了这种机制：IC 能够自我折叠并影响 p150Glued/NudE 结合位点。Jara 说，由于对非结构化蛋白质进行研究的挑战，许多生物物理技术被结合使用，从而形成了如何研究其​​他类似蛋白质复合物的蓝图。

“动力蛋白是负责运输错误折叠蛋白质的分子马达，因此它们可以被分解，这意味着它在神经退行性疾病标志性蛋白质的出现和清除中起着至关重要的作用，”Jara 补充道。“特别是，动力蛋白故障是 ALS 和阿尔茨海默氏症等疾病的早期特征。有关动力蛋白结构及其工作原理的知识将有助于我们理解和治疗这些疾病。”