PNAS：当蛋白质停留在固体时，解开脑部疾病的秘密

悉尼大学的生物医学工程师与剑桥大学和哈佛大学的科学家合作，开发了复杂的光学技术，可以近距离监测蛋白质在液体到液体转变过程中的聚集形成过程。这可能导致固体冷凝物，从而引发形成神经斑块的过程，从而导致阿尔茨海默氏症和其他疾病。

　　

许多影响大脑和神经系统的疾病都与细胞中蛋白质聚集体或固体凝析物的形成有关，这些凝析物是由液体形式的凝析物形成的，但人们对这一过程知之甚少。

这种从液体到固体的转变会引发淀粉样蛋白原纤维的形成。这些会进一步在神经元中形成斑块，导致神经退行性疾病，如阿尔茨海默氏症。

悉尼大学的生物医学工程师与剑桥大学和哈佛大学的科学家合作，现在已经开发出精密的光学技术，可以近距离监测这些蛋白质聚集形成的过程。

通过测试一种与肌萎缩性侧索硬化症相关的蛋白质，悉尼的工程师们密切监测了这种蛋白质从液体到固体的转变。肌萎缩性侧索硬化症是一种影响天体物理学家霍金教授的疾病。

该研究报告发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上，主要作者沈毅博士说:“这是从基础角度理解神经再生疾病如何发展的巨大进步。”

生物医学工程学院高级讲师、悉尼大学纳米研究所成员Daniele Vigolo博士说:“我们现在可以直接观察这些关键蛋白质在纳米尺度上从液体到固体的转变——百万分之一米的尺度。”

在广泛的关键和健康的生物功能中，如人类胚胎的形成，蛋白质在液相分离过程中有规律地形成冷凝物。这个过程有助于蛋白质浓度至关重要的生化反应，也促进健康的蛋白质-蛋白质相互作用。

“然而，这一过程也增加了功能失调聚集的风险，在人体细胞中形成不健康的固体蛋白质聚集，”沈博士说，他是化学和生物分子工程学院的ARC DECRA研究员，也是悉尼纳米的成员。

“这可能导致与神经退行性疾病相关的异常结构，因为蛋白质不再表现出快速可逆回液体形式。”因此，监测凝析油动态至关重要，因为它们直接影响到病理状态。”

世界上第一次对这一过程进行纳米尺度的光学观察，使研究小组确定了从液体到固体蛋白质的转变始于蛋白质凝聚物的界面。这一相变窗口也揭示了这些蛋白质团块的内部结构是异质的，而以前它们被认为是均匀的。

维戈洛博士说:“我们的发现有望从基础的角度大大提高我们对神经再生疾病的理解。

“这意味着一个有前途的新研究领域，可以更好地了解阿尔茨海默病和ALS是如何在大脑中发展的，影响着全球数百万人。”

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The liquid-to- solid transition of FUS is promoted by the condensate surface