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科學(xué)家們早就知道，細(xì)胞的“蛋白質(zhì)破壞機(jī)器”蛋白酶體在大腦內(nèi)的蛋白質(zhì)清除中起著至關(guān)重要的作用。然而，發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項新研究表明，其基本成分19S調(diào)節(jié)粒子在突觸中具有獨(dú)立的“兼職”作用，因此可能為一系列神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷和治療提供新的機(jī)會。

達(dá)爾文的進(jìn)化論強(qiáng)調(diào)了自然界適應(yīng)和多樣性的重要性。在生物細(xì)胞內(nèi)，蛋白質(zhì)也可以在新的環(huán)境中執(zhí)行新功能嗎?對于大腦的主要蛋白質(zhì)降解機(jī)器來說，答案似乎是肯定的，特別是當(dāng)它被放置在突觸處時，揭示了一種迄今為止未知的機(jī)制，允許突觸根據(jù)不同的情況而變化。

調(diào)節(jié)性(19S)蛋白酶體顆粒的作用一直與其在蛋白酶體復(fù)合物中的功能完全相關(guān)，它與催化(20S)顆粒合作識別和去除不需要或受損的蛋白質(zhì) - 這種機(jī)制對正常的大腦發(fā)育和功能至關(guān)重要。

使用一種稱為DNA PAINT的超分辨率成像技術(shù)，研究小組注意到突觸中有大量游離的19S粒子，在沒有20S伴侶的情況下漂浮。“我們意識到，19S不僅僅是20S的合作伙伴。它還可以單獨(dú)作為許多關(guān)鍵突觸蛋白的獨(dú)立調(diào)節(jié)劑。這揭示了我們對突觸蛋白質(zhì)功能的理解的全新維度，“該文章的第一作者，副教授Chao Sun解釋說。

研究人員發(fā)現(xiàn)，豐富的游離19S粒子似乎與許多突觸蛋白相互作用，包括那些參與神經(jīng)遞質(zhì)釋放和檢測的突觸蛋白，從而調(diào)節(jié)突觸中的信息傳遞和儲存。

“通常，如果細(xì)胞對一種蛋白質(zhì)成分產(chǎn)生過量的拷貝，它需要擺脫這些多余的拷貝。因為細(xì)胞不喜歡在找不到伴侶來啟用蛋白質(zhì)功能時有額外的蛋白質(zhì)。我們稱它們?yōu)椤肮聝旱鞍住薄５谶@種情況下，突觸似乎正在利用這些自由的19S粒子，并使它們適應(yīng)突觸中的替代功能，“孫超解釋說。

有了這一新發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們現(xiàn)在有了一個新的目標(biāo)，即理解和治療具有功能失調(diào)突觸的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如帕金森病和癡呆。

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