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研究人员开发出研究神经退行性疾病的新方法

新泽西州新不伦瑞克(2021 年 8 月 13 日)——细胞中的一些蛋白质可以分离成小液滴,如水中的油滴,但这个过程中的缺陷可能是老年人大脑神经退行性疾病的基础。现在,罗格斯大学的研究人员开发了一种新方法来量化与这些疾病有关的蛋白质液滴。

这项新技术同时量化了蛋白质液滴的表面张力和粘度或厚度,将帮助科学家研究它们如何变化,为更好地了解这些疾病的机制和药物治疗的发展开辟道路。

该研究发表在《生物物理报告》杂志上。

罗格斯大学领导的团队研究了生物分子凝聚物,它们是通过细胞内蛋白质和 RNA 的液-液相分离产生的液滴,其过程类似于油在水中形成液滴的过程。

这些蛋白质液滴的材料特性很重要,因为它们在神经退行性疾病中发挥着关键作用,例如肌萎缩侧索硬化 (ALS) 以及阿尔茨海默病和帕金森病。基本思想是某些蛋白质的液滴可以变成堵塞物或分子聚集体,这是这些疾病的标志。

令人惊讶的是,没有完善的方法来量化这些蛋白质液滴的材料特性,主要是因为它们非常小——大约是雨滴体积的万亿分之一。研究人员开发了一种简单的方法,从你通过吸管喝水的方式汲取灵感:口中的吸力和饮料在吸管中流动的速度可以告诉你液体饮料的特性。类似地,人们可以通过观察液滴如何进出称为微量移液管的微型玻璃管的尖端来测量蛋白质液滴的材料特性。

研究人员研究了油和水等常见液体的液滴。事实证明,需要极大的压力才能将它们移入微量移液管,以克服这些液体在如此狭窄的通道中的高表面张力。但是一旦克服了这种张力,油滴和水滴就会因为粘度低而移动得太快而无法被相机捕捉到。然而,研究人员发现,蛋白质液滴具有恰到好处的表面张力和粘度,可以使用微量移液器进行定量研究。

“我们可以应用微量移液器技术准确测量生物分子凝聚物这一事实凸显了蛋白质液滴与普通液体之间的主要区别:蛋白质液滴的表面张力比油低数千倍,而它们的粘度却比油高数千倍或水,”资深作者、罗格斯-新不伦瑞克大学化学与化学生物学系助理教授郑石说。

“我们现在终于可以定量研究蛋白质液滴的材料特性在神经过程中是如何变化的。我们预计这项技术将被广泛应用并解决当前方法的一些限制。它将为解开这些机制以及促进治疗这些疾病的治疗进展打开大门。”

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