首次发现“伴侣蛋白”在维持神经元功能中的关键作用

　　

马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的一组研究人员首次展示了一种名为“伴侣蛋白”的蛋白质如何在确保神经元相互传递信号方面发挥至关重要的作用。当这种神经传递被破坏时，就会发生诸如阿尔茨海默氏症和帕金森症等毁灭性疾病。

该团队的研究提供了对该过程中最关键部分如何工作的新理解，并且是理解神经退行性疾病的潜在机制的踏脚石。

最近发表在《生物化学杂志》（Journal of Biological Chemistry）上的这项研究，强调了主要的伴侣蛋白Hsc70和特殊的伴侣蛋白CSPa在制备另一种高度复杂的蛋白质SNAP-25中所起的作用，因为SNAP-25在神经元之间传递信号的机制中起着关键作用。

神经元是人类神经系统中的特殊细胞，它们的工作是传递电子信号，编码信息，使我们能够阅读、思考、呼吸、进食……实际上，这使我们能够做任何事情。虽然有人可能会把它们想象成电线，但这是不正确的，因为它们之间有一个小小的差距。叫做突触；这将每个神经元与其同伴分开。

电信号是如何穿过突触间隙的尚不完全清楚，但基本过程似乎是这样的：突触前神经元接收到它要传递的信息，然后神经元内的突触囊泡；把它想象成一个装满信息丰富的神经递质物质的小桶。释放到突触间隙。

要做到这一点，突触囊泡必须停靠在突触前神经元的膜上，并将其内容物倾倒到突触中，在突触中它移动到突触后神经元上的特定受体。通过这种方式，神经递质物质将信号传递给新的神经元。整个过程只需要一毫秒，每天发生数百万次。它必须精确。

研究主要作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校高级研究员Karishma Bhasne说：“但是，实现这一目标的所有步骤和各个环节还没有被很好地理解。这就是问题所在。我研究一种叫做SNAP-25的蛋白质。没有SNAP-25，负责引导突触囊泡到达突触前神经元正确对接点的SNARE复合体就会失灵。”

SNAP-25被认为是一种“无序”蛋白质，这意味着它的结构不稳定。它可以采取多种形式，并与许多其他蛋白质一起完成各种各样的任务。这种灵活性对于使SNARE复体发挥作用的能力很重要，但它也是一个潜在的弱点：SNAP-25可能会分心，偏离帮助神经元工作的工作。

为了理解为什么SNAP-25很少分心，而且时间通常每天会完美地完成数百万次任务，Bhasne与该论文的资深作者、麻省大学阿默斯特分校生物化学和分子生物学与化学杰出教授Lila Gierasch合作。Gierasch是研究蛋白质“伴侣蛋白”方面最重要的专家之一：这种特殊的蛋白质的作用是确保其他蛋白质不受干扰，忠实地完成自己的工作。

特别是，Gierasch长期以来一直把她的研究重点放在名为Hsc70的伴侣身上。Bhasne和Gierasch，以及马萨诸塞大学阿默斯特分校的本科生Antonia Bogoian-Mullen和马萨诸塞大学阿默斯特分校生物化学和分子生物学研究副教授Eugenia M. Clerico一起想知道：Hsc70是否一直存在于我们的身体中，并负责一系列的陪伴任务，从而使SNAP-25保持正常工作？耶鲁大学的Sreeganga Chandra之前的研究暗示了这种情况，但这个故事没有得到充实。

为了揭示Hsc70的作用，Bhasne和她的合作者精心设计了一系列实验，首先，在Hsc70和辅助伴侣CSPa存在的情况下，SNAP-25呈现并保持在适当的状态，与其他蛋白质伙伴一起形成SNARE复合体；这使得神经传递成为可能。

研究小组进行了更深入的研究，发现Hsc70不仅有助于形成SNARE，而且实际上还与SNAP-25结合成一种蛋白质复合物。正是这种复合物使SNAP-25在SNARE中保持正确的形式。

为了弄清楚Hsc70与SNAP-25结合形成蛋白质复合物的确切位置，研究小组进行了一系列蛋白质编辑，以确定两者可以结合的206个潜在位点中，只有3个具有正确的属性。在这三个中，似乎只有两个参与了绑定过程。

综上所述，这意味着你手指的每一次抽搐，每一次思考，每一次心跳，在最基本的层面上，都取决于Hsc70正确识别SNAP-25上的两个特定蛋白质目标，从而帮助确保SNARE复合体能够完成从一个神经元到另一个神经元传递信息的任务。所有这些都需要在几乎瞬间发生，每天发生数百万次，持续数十年。

“SNAP-25必须完全正确才能使SNARE起作用，”Gierasch说，“事实证明SNAP-25依赖于我们身体的主力Hsc70。”