形成團(tuán)塊的蛋白質(zhì)出現(xiàn)在許多難治性疾病中，如肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）、阿爾茨海默病和帕金森病。這些蛋白質(zhì)相互作用的機(jī)制很難研究。

查爾姆斯理工大學(xué)

11月20日消息

瑞典查爾姆斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology，Chalmers）的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種用納米大小的陷阱捕獲許多蛋白質(zhì)的新方法。在這些陷阱中，蛋白質(zhì)可以以一種以前不可能的方式進(jìn)行研究。研究結(jié)果近日發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）雜志上。

研究于2023年8月23日發(fā)表在《Nature Communications》（最新影響因子：16.6）雜志上

“我們相信，我們的方法有很大的潛力，可以增進(jìn)對(duì)許多不同疾病的早期和危險(xiǎn)過(guò)程的了解，并最終獲得藥物如何對(duì)抗它們的知識(shí)，” Chalmers 教授、該研究項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人 Andreas Dahlin 說(shuō)。

Andreas Dahlin 教授

在我們體內(nèi)形成團(tuán)塊的蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)致大量疾病，包括 ALS、阿爾茨海默病和帕金森病等。更好地理解這些團(tuán)塊是如何形成的，可以找到有效的方法在早期階段溶解它們，甚至阻止它們完全形成。今天，有各種各樣的技術(shù)來(lái)研究這一過(guò)程的后期階段（當(dāng)團(tuán)塊變大并形成長(zhǎng)鏈時(shí)），但直到現(xiàn)在，還很難跟蹤早期的發(fā)展，那時(shí)它們還很小。這些新的陷阱現(xiàn)在可以幫助解決這個(gè)問(wèn)題。

可以長(zhǎng)時(shí)間研究更高的濃度

研究人員稱，他們的工作是研究世界上最小的門，只需按一下按鈕就可以打開(kāi)和關(guān)閉。這些門變成了陷阱，將蛋白質(zhì)鎖在納米級(jí)別的小室里。蛋白質(zhì)被阻止逃逸，將在這一水平上觀察到它們的時(shí)間從一毫秒延長(zhǎng)到至少一小時(shí)。這種新方法也使得在一個(gè)小體積內(nèi)包裹數(shù)百種蛋白質(zhì)成為可能，這是進(jìn)一步理解的一個(gè)重要特征。

這張圖片顯示了蛋白質(zhì)陷阱，它們由納米級(jí)別的小室和聚合物組成，在上面形成門。這些“門”是通過(guò)增加大約10度的溫度來(lái)打開(kāi)的，這是通過(guò)電來(lái)完成的。然后聚合物改變它們的形狀，使其處于更緊密的狀態(tài)，這樣蛋白質(zhì)就可以進(jìn)出

“我們想要看到和更好地了解的團(tuán)塊由數(shù)百種蛋白質(zhì)組成，所以如果我們要研究它們，我們需要能夠捕獲如此大量的蛋白質(zhì)。小體積中的高濃度意味著蛋白質(zhì)自然地相互碰撞，這是我們新方法的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)，” Andreas Dahlin 說(shuō)。

為了將該技術(shù)用于研究特定疾病的病程，需要不斷發(fā)展該方法。

“需要調(diào)整陷阱來(lái)吸引與你感興趣的特定疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)。我們現(xiàn)在的工作是計(jì)劃哪些蛋白質(zhì)最適合研究，” Andreas Dahlin 說(shuō)。

新的陷阱是如何工作的？

研究人員開(kāi)發(fā)的這種門由位于納米級(jí)室口的所謂聚合物刷組成。待研究的蛋白質(zhì)包含在一種液體溶液中，經(jīng)過(guò)特殊的化學(xué)處理后被吸引到室壁上。當(dāng)門關(guān)閉時(shí)，蛋白質(zhì)可以從壁中釋放出來(lái)并開(kāi)始相互移動(dòng)。

在陷阱中，你可以研究單個(gè)的蛋白質(zhì)團(tuán)，這比同時(shí)研究多個(gè)蛋白質(zhì)團(tuán)提供了更多的信息。例如，團(tuán)塊可以通過(guò)不同的機(jī)制形成，具有不同的大小和不同的結(jié)構(gòu)。只有逐一分析，才能觀察到這些差異。在實(shí)踐中，蛋白質(zhì)可以在陷阱中保留幾乎任何時(shí)間，但目前，時(shí)間受限于化學(xué)標(biāo)記物的保留時(shí)間（必須為它們提供可見(jiàn)的化學(xué)標(biāo)記物）。

在這項(xiàng)研究中，研究人員成功地保持蛋白質(zhì)可見(jiàn)長(zhǎng)達(dá)一個(gè)小時(shí)。

創(chuàng)立于1829年的瑞典查爾姆斯理工大學(xué)

參考文獻(xiàn)

Source：Chalmers University of Technology

Tiny traps can provide new knowledge about difficult-to-treat diseases

Reference：

Svirelis, J., Adali, Z., Emilsson, G. et al. Stable trapping of multiple proteins at physiological conditions using nanoscale chambers with macromolecular gates. Nat Commun 14, 5131 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-40889-4

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       原文標(biāo)題 : 微陷阱可以提供關(guān)于難治性疾病的新知識(shí)