纽约州纽约市(2021 年 6 月 16 日)——一种将 omega-3 脂肪酸穿梭到大脑中的分子的壮观图像可能为向大脑提供神经疗法打开了大门。
“我们已经成功获得了转运蛋白的三维结构，为 omega-3s 进入大脑提供了一个途径。在这个结构中，我们可以看到 omega-3s 如何与转运蛋白结合。这些信息可能允许设计模仿 omega-3s 以劫持该系统并进入大脑的药物，”第一作者、哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院曼西亚实验室西蒙斯学会研究员罗斯玛丽·J·卡特尔博士说。
该研究于 6 月 16 日在线发表在《自然》杂志上。
治疗神经系统疾病的一个主要挑战是让药物穿过血脑屏障 - 一层紧密堆积的细胞，排列在大脑的血管中，并积极阻止毒素、病原体和一些营养物质进入大脑。不幸的是，该层还阻止了许多有希望治疗神经系统疾病的药物。
omega-3 等必需营养素需要专用转运蛋白的帮助，这些转运蛋白可以专门识别它们并让它们穿过这一屏障。“运输者就像俱乐部的保镖，只让有邀请或后台的分子进来，”卡特说。
让omega-3s进入的转运蛋白——或保镖——被称为MFSD2A，是Cater研究的重点。“了解 MFSD2A 是什么样子以及它如何将 omega-3s 拉过血脑屏障，可能会为我们提供设计药物所需的信息，这些药物可以欺骗这个保镖并获得进入通行证。”
为了可视化 MFSD2A，Cater 使用了一种称为单粒子低温电子显微镜的技术。
“这项技术的美妙之处在于，我们能够看到转运体的形状，细节可精确到十亿分之一米，”该研究的共同负责人、生理学和细胞生物物理学副教授 Filippo Mancia 博士说。哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院，膜蛋白结构和功能方面的专家。“这些信息对于了解转运蛋白如何在分子水平上发挥作用至关重要。”
对于冷冻电镜分析，蛋白质分子在电子显微镜下悬浮在薄冰层中。强大的相机从无数角度拍摄数百万张蛋白质照片，然后将这些照片拼凑在一起以构建 3D 地图。
研究人员可以在这张图中建立蛋白质的 3D 模型，将每个原子放在适当的位置。“这让我想起了拼图游戏，”曼西亚解释道。近年来，这项技术在生物分子可视化方面变得非常强大，部分归功于哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科医生学院生物化学和分子生物物理学教授约阿希姆弗兰克博士，他因其在 2017 年的作用而获得诺贝尔奖。开发冷冻电子显微镜数据分析算法。
“我们的结构表明 MFSD2A 具有碗状形状，并且 omega-3s 结合到这个碗的特定一侧，”Cater 解释说。“碗是倒置的，面向细胞内部，但这只是蛋白质的单个 3D 快照，在现实生活中必须移动以运输 omega-3。要准确了解它是如何工作的，我们需要多个不同的快照，或者更好的是，一部关于运输车运动的电影。”
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