微管蛋白可預防與阿茲海默症和巴金森氏症相關的有毒腦蛋白團塊

在發表於的一項研究中 自然通訊研究人員發現，微管蛋白（一種作為微管構建塊的蛋白質）可能有助於防止這些有毒物質的累積。微管充當細胞內部的“鐵軌”，幫助運輸材料和維持結構。根據結果，微管蛋白可以防止 tau 蛋白和 α-突觸核蛋白形成有害的聚集體，並鼓勵它們在健康神經元內發揮正常功能。

有毒蛋白質團塊與腦部疾病

「Tau 蛋白和 α-突觸核蛋白因其在阿茲海默症和帕金森氏症等神經退化性疾病中的作用而聞名，」第一作者 Lathan Lucas 博士說，他是 Alain Fearon 博士實驗室的生物化學和分子藥理學博士後研究員。 「在這些情況下，這些蛋白質可以混合在一起、粘在一起，形成有害的聚集體，損害神經元並導致記憶喪失、運動問題和其他症狀。”

“但 tau 蛋白和 α-突觸核蛋白也在健康神經元中發揮重要功能——它們通過與微管蛋白相互作用並促進微管組裝和穩定性來幫助維持細胞結構和支持通信。”

Tau 蛋白和 α-突觸核蛋白在稱為冷凝物的微小細胞液滴中進行有益和有害的活動。由於這些液滴參與疾病相關過程，科學家考慮將阻止它們的形成作為潛在的治療策略。然而，凝縮蛋白在正常大腦功能中也發揮著重要作用，這引起了人們的擔憂，消除它們可能會破壞健康神經元的活動。

將蛋白質重新定向到健康作用

「這讓我們想到了下一個想法：如果我們不是阻止液滴形成，而是創造條件，將液滴中的 tau 蛋白和 α-突觸核蛋白推向健康路徑，阻止它們走上疾病之路，結果會怎樣呢？」生物化學和分子藥理學副教授、該研究的合著者 Fearon 說：

盧卡斯用一個類比來解釋這個概念。

「我認為 Tau 和 Alpha Synuclein 是在學校裡製造麻煩的孩子。你可以讓他們在教室裡無所事事，除了表演或讓他們參與功課、體育或戲劇，這樣他們就不會惹上麻煩，」盧卡斯說。 “我們發現微管蛋白可以將伴侶蛋白 tau 和 α-突觸核蛋白推向健康的道路。”

為了研究這個想法，研究人員將生物化學和生物物理方法與高解析度顯微鏡和基於神經元的分析相結合。他們的目標是確定微管蛋白是否可以影響 tau 蛋白和 α-突觸核蛋白的行為並防止凝縮蛋白內有毒聚集物的形成。

微管蛋白起到保護因子的作用

「當微管蛋白水平較低時，如阿茲海默症中所發現的那樣，微管的數量較少，tau 蛋白和 α-突觸核蛋白會形成有毒的聚集體，」盧卡斯說。

「但當微管蛋白存在時，tau 蛋白和 α-突觸核蛋白會避開有害的聚集體，轉而促進健康的微管組裝，」盧卡斯說。 “微管蛋白通過給這些蛋白質一些富有成效的事情來改變它們的活性。”

結果表明，微管蛋白在保護大腦方面可能發揮比之前認識到的更積極的作用。

Fearon 說：「我們的研究結果極大地改變了微管蛋白在神經退化中的作用，從疾病的被動受害者變成了針對有毒蛋白質積聚的主動保護者。」「增強微管蛋白聚集，而不是阻止液滴形成，可以限制毒素積累，同時保留 Tau 和 Alpha Synuclein 的健康作用，從而提供潛在的選擇性治療策略。」

研究的其他貢獻者包括共同第一作者 Phoebe S. Tsui、Mai Deem Kwan、Kyung Jae Choi 和共同作者 Josephine See。 Virion，都在貝勒醫學院。

該研究得到了 NINDS-NIH 撥款 R01 NS105874、韋爾奇基金會撥款 Q-2097-20220331 和 NIGMS-NIH 撥款 R01 GM122763 的支持。