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解码亨廷顿的结构

导读 亨廷顿病的单一基因突变是亨廷顿病的原因。它们导致相应形式的相应蛋白质。在低温电子显微镜的帮助下,Martinsried和Ulm大学马克斯普朗克生...

亨廷顿病的单一基因突变是亨廷顿病的原因。它们导致相应形式的相应蛋白质。在低温电子显微镜的帮助下,Martinsried和Ulm大学马克斯普朗克生物化学研究所的研究人员现已解码了健康人类亨廷顿蛋白的三维分子结构。现在可以进行功能分析。对亨廷顿蛋白结构和功能的更好理解可能有助于未来开发新的治疗方法。

亨廷顿舞蹈病通常始于情绪障碍,其特征是肌肉运动不自主,心智能力丧失。直到今天,神经系统疾病仍然是无法治愈和致命的遗传性疾病之一。蛋白质HTT,也称为亨廷顿蛋白,在亨廷顿病中起着重要作用。25年来,人们都知道亨廷顿基因的突变是同一种蛋白质的蓝图,它会导致亨廷顿氏病。

虽然研究人员已经研究了很多年,但仍有许多障碍需要克服。现在,马克斯普朗克生物化学研究所的RubénFernández-Busnadiego和乌尔姆大学医院基因治疗系主任Stefan Kochanek成功地解码了亨廷顿蛋白的分子三维结构。

克服障碍

Stefan Kochanek和他的团队长期致力于亨廷顿蛋白的生产和纯化。是什么阻碍了近几十年来蛋白质的详细分析?低温电子显微镜专家Fernández-Busnadiego提到了两个主要因素:“首先,近年来,低温电子显微镜仅针对几乎分子分辨率的蛋白质结构进行了优化。

第二个原因是亨廷顿蛋白的结构非常灵活。刚才,我们也发现了这个问题的解决方案。“在分析过程中,蛋白质的图片是在显微镜下从不同的角度拍摄的。三维分子结构可以从大量的结果图像中计算出来。这一点,蛋白质必须始终处于相同的构象.Fernández-Busnadiego解释说:“这与在黑暗中拍照的人类似。如果这个人没有静止一段时间,那么镜头就会模糊不清。“

为了获得清晰的图像,Kochanek实验室的研究人员一直在寻找与亨廷顿蛋白相互作用并稳定它的其他蛋白质。这适用于蛋白质HAP40。“与HAP40相关的Huntingtin在一种特定的构象中得到稳定。因此,在许多图片中平均,我们能够得出三维结构,”Kochanek说。“如果我们在黑暗中保持照片的类比,那么蛋白质就像摄影者的椅子一样。坐在上面,人的移动要少得多,而且曝光时间相同,图像更清晰,”Fernández补充道。 -Busnadiego。

希望有新的治疗方法

“尽管我们已经知道亨廷顿基因的突变有一定的严重后果,但我们对健康蛋白质的功能和任务知之甚少,”Kochanek解释道。蛋白质是细胞的分子机器。为了完成其多样化的任务,它们具有一定的三维结构,类似于机器中的特定组件。“现在我们知道亨廷顿蛋白的确切结构,我们可以进一步研究亨廷顿蛋白的哪些区域特别重要,以及其他蛋白质如何在功能上与亨廷顿蛋白合作。通过这种方式,可以推断出结构可以被某些药物用于治疗。”

目前,亨廷顿病研究还有很多进展。很大的希望是针对一种方法,该方法用所谓的反义寡核苷酸将亨廷顿基因静音用于治疗亨廷顿舞蹈病。这些小分子减少了细胞中亨廷顿蛋白的形成,但该药物不能区分正常和病理改变的亨廷顿蛋白。同样由于这个原因,重要的是要了解健康亨廷顿蛋白的功能。Kochanek自信地展望未来:“解码后的结构将为我们带来一大步。”

“反义寡核苷酸治疗试验目前仅在极少数诊所进行。神经病学大学诊所乌尔姆领导德国的药物测试。一些目前审查的反义寡核苷酸减少正常和突变亨廷顿蛋白的形成,而其他主要是目前尚不清楚对正常亨廷顿蛋白形成的部分抑制是否有缺点并且是否可以耐受而没有不良副作用。这是另一个原因,为什么重要的是要了解更多正常的亨廷顿蛋白的正常功能。为此,该研究将做出重要贡献,“Bernhard Landwehrmeyer说,乌尔姆大学医学中心神经病学系亨廷顿门诊诊所主任,负责世界上最大的亨廷顿病国际队列研究。

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