揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱

揭开细胞动力源的秘密：科学家们揭开了线粒体的蛋白质图谱线粒体是细胞的"动力室"，在生物体的能量生产中发挥着关键作用，并参与各种代谢和信号过程。来自波恩大学医院和弗莱堡大学的研究人员现在已经对线粒体内的蛋白质组织有了系统的了解。线粒体的蛋白质图谱为进一步探索这些细胞动力源的功能奠定了重要基础，并对疾病的理解产生了影响。这项新研究最近发表在著名的《自然》杂志上。线粒体是细胞的重要组成部分，被一层双膜所包围，将它们与细胞的其他部分分开。它们产生维持这些活动所需的大部分能量。除了能量生产，线粒体在新陈代谢和信号传递中发挥着关键作用，作为炎症过程和程序性细胞死亡的表面。从线粒体进入门移除被捕蛋白质的质量控制机制的模型。资料来源：Schulte等人，2023年《自然》杂志线粒体的缺陷导致了许多疾病，尤其是神经系统的疾病。因此，对线粒体过程的分子理解对基础医学研究具有最重要的意义。细胞中的分子工作者通常是蛋白质。线粒体可以包含大约1000个或更多不同的蛋白质。为了执行功能，这些分子中的几个经常一起工作，形成一个蛋白质机器，也称为蛋白质复合物。蛋白质还在分子过程的执行和调节中相互作用。然而，人们对线粒体蛋白质在这种复合体中的组织结构知之甚少。英国广播公司的托马斯-贝克尔教授和法比安-登-布拉夫博士的研究小组与弗莱堡大学的贝恩德-法克勒教授、乌韦-舒尔特博士和尼古拉斯-普凡纳教授的研究小组一起，创建了一个蛋白质复合物中蛋白质组织的高分辨率图像，称为MitCOM。这涉及一种被称为复合体分析的特殊方法，以前所未有的分辨率记录单个蛋白质的指纹。MitCOM揭示了来自面包酵母的90%以上的线粒体蛋白在蛋白质复合物中的组织。这使得新的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质复合体的鉴定成为可能--这对进一步的研究非常重要。UKB的研究人员与合作研究中心1218"线粒体对细胞功能的调节"项目合作，展示了这一数据集如何被用来阐明新的过程。线粒体从细胞的液体部分（称为细胞膜）输入99%的蛋白质。在这个过程中，一种被称为TOM复合体的机制使这些蛋白质通过膜被吸收到线粒体中。然而，当蛋白质在运输过程中被卡住时，它们是如何从TOM复合体中移除的，这一点在很大程度上还不清楚。为了阐明这一点，Becker教授和denBrave博士领导的团队使用了MitCOM数据集的信息。结果表明，非输入的蛋白质被专门标记为细胞降解。博士生ArushiGupta的研究进一步揭示了这些被标记的蛋白质随后被定向降解的途径。了解这些过程很重要，因为蛋白质输入的缺陷可能导致细胞损伤和神经系统疾病。"我们研究中的例子证明了MitCOM数据集在阐明新机制和途径方面的巨大潜力。因此，这个蛋白质地图代表了进一步研究的重要信息来源，它将帮助我们了解细胞动力源的功能和起源，"UKB生物化学和分子生物学研究所所长贝克尔教授说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348957.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348957.htm

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密

科学家用尖端人工智能揭开蛋白质的秘密该工具由KAUST生物信息学研究员MaxatKulmanov及其同事开发，在预测蛋白质功能方面优于现有的分析方法，甚至能够分析现有数据集中没有明确匹配的蛋白质。该模型被称为DeepGO-SE，它利用了类似于Chat-GPT等生成式人工智能工具所使用的大型语言模型。然后，它根据蛋白质工作方式的一般生物学原理，利用逻辑蕴含得出关于分子功能的有意义的结论。从本质上讲，它通过构建部分世界模型（在本例中为蛋白质功能），并根据常识和推理推断出在这些世界模型中应该发生的事情，从而赋予计算机逻辑处理结果的能力。一种新的人工智能（AI）工具能对未知蛋白质的功能进行逻辑推理，有望帮助科学家揭开细胞内部的奥秘。图片来源：©2024KAUST;IvanGromicho他补充说："这种方法有很多应用前景，"KAUST生物本体论研究小组负责人罗伯特-霍恩多夫（RobertHoehndorf）说，"特别是当需要对神经网络或其他机器学习模型生成的数据和假设进行推理时。"库尔曼诺夫和霍恩多夫与KAUST的斯特凡-阿罗德（StefanArold）以及瑞士生物信息学研究所的研究人员合作，评估了该模型破译那些在体内作用未知的蛋白质功能的能力。该工具成功地利用了一种鲜为人知的蛋白质的氨基酸序列数据及其与其他蛋白质的已知相互作用，并精确地预测了其分子功能。该模型非常精确，在一次国际功能预测工具竞赛中，DeepGO-SE在1600多种算法中名列前20位。KAUST团队目前正在利用这一工具研究在沙特阿拉伯沙漠极端环境中生长的植物中发现的神秘蛋白质的功能。他们希望这些发现将有助于确定生物技术应用中的新型蛋白质，并希望其他研究人员也能使用这一工具。库尔曼诺夫解释说："DeepGO-SE分析未表征蛋白质的能力可以促进药物发现、代谢通路分析、疾病关联、蛋白质工程、筛选感兴趣的特定蛋白质等任务。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418103.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418103.htm

研究人员揭开神经元更新过程中脑细胞有效替换旧蛋白质的秘密

研究人员揭开神经元更新过程中脑细胞有效替换旧蛋白质的秘密神经元内部类似工厂流水线的艺术表现：破旧的蛋白球被更新、充满活力的蛋白球取代和升级。资料来源：奥本大学物理系这项题为"RecentlyRecycledSynapticVesiclesUseMulti-CytoskeletalTransportandDifferentialPresynapticCaptureProbabilitytoEstablishaRetrogradeNetFluxDuringISVEinCentralNeurons"的研究解释了脑细胞中老蛋白的运输和再循环。奥本大学物理学助理教授MichaelW.Gramlich博士解释说："大脑中的细胞会定期更换老化蛋白质，以保持高效思维。然而，老蛋白如何被定向运输到需要回收的地方，其确切机制直到现在仍是一个悬而未决的问题。我们的研究表明，有一种特定的途径可以调节老蛋白如何被运送到细胞体，并在那里被回收，从而让新蛋白取而代之。"这一发现对了解大脑健康有着深远的影响。如果没有有效的蛋白质替代，大脑中的神经元就会随着时间的推移而退化，效率也会降低。格拉姆利希博士补充说："我们的工作揭示了一种可调节的途径，这种途径可以调节，以适应大脑功能的增减。这可以防止神经元随着时间的推移而退化。"研究人员综合利用了荧光显微镜、海马细胞培养和计算分析等技术，确定了介导老突触囊泡贩运回细胞体的机制。这项研究由研究生梅森-帕克斯（MasonParkes）和本科生内森-兰德斯（NathanLanders）合作完成。令人印象深刻的是，作为一名本科生，内森-兰德斯进行了高级计算编程，这对理解这项研究的结果至关重要。"我们惊讶地发现，一个简单而可调节的机制决定了老蛋白何时被选择回收，"格拉姆里奇博士强调了他们研究成果的重要性。奥本大学的研究团队对他们的研究成果在进一步了解大脑健康和神经退行性疾病方面的潜在应用感到非常兴奋。他们的开创性工作证明了该机构正在进行的创新研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1396335.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1396335.htm

揭开与阿尔茨海默病有关蛋白质的神秘面纱 科学家发现一种潜在的治疗方法

揭开与阿尔茨海默病有关蛋白质的神秘面纱科学家发现一种潜在的治疗方法这项研究最近发表在《科学进展》杂志上，证明了被称为"numb"的蛋白质如何调节细胞内tau水平，使这种蛋白质成为tau病的潜在治疗剂。Tauopathies是一大类神经退行性疾病，包括但不限于阿尔茨海默病。这些疾病的细胞内tau水平增加，最终对神经元产生毒性并导致其变性。因此，理解控制tau水平的过程是至关重要的，以便为这些破坏性的疾病创造有效的治疗方法。MarineLacomme是副研究员，也是本项工作的主要作者，他与IRCM细胞神经生物学实验室的同事证明，在视网膜神经元和脊髓运动神经元中灭活numb会加速疾病进展和神经元损失。因此，numb的功能是作为细胞内tau水平的一个负向调节器。这些发现令IRCM团队想知道，反过来说，numb的过度表达是否能降低tau水平并有益于减缓神经元的损失。根据这一假设，科学家们观察到，一种名为Numb-72的特定形式的numb蛋白的过度表达降低了tau水平，并减缓了tau病的动物模型中视网膜神经元的死亡。结果是戏剧性的：用Numb-72治疗的小鼠在视觉测试中比未治疗的小鼠表现得更好，不仅显示了神经元损失的减缓，还显示了它们功能的改善。尽管还需要更多的工作来进一步推进这一发现，包括测试其减缓人类神经元退化的潜力，但研究人员希望Numb-72最终可能成为治疗tauopathies的一个治疗因素。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333229.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333229.htm

破解细胞密码：蛋白质折叠与疾病疗法的新见解

破解细胞密码：蛋白质折叠与疾病疗法的新见解马萨诸塞大学阿默斯特分校（UMassAmherst）的一项突破性研究破解了附着在蛋白质上的糖是如何引导蛋白质正确折叠的，为治疗由蛋白质错误折叠引起的疾病提供了可能。研究小组的方法揭示了一种特定酶在折叠过程中发挥的关键作用。这种蛋白质（红色）被糖（蓝色和绿色）糖苷化。资料来源：马萨诸塞大学阿默斯特分校揭开丝氨酸的神秘面纱这项发表在《分子细胞》（MolecularCell）杂志上的研究探讨了与多种疾病有关的丝氨酸蛋白家族成员。这项研究首次探讨了附着在丝蛋白上的碳水化合物的位置和组成如何确保它们正确折叠。从肺气肿、囊性纤维化到阿尔茨海默病等严重疾病，都可能因细胞对蛋白质折叠的监督出错而导致。找出负责高保真折叠和质量控制的糖蛋白代码，可能是针对多种疾病的药物疗法的一种很有前景的方法。科学家们曾一度认为，DNA是支配生命的唯一代码，一切都受DNA的四个构建模块--A、C、G和T--如何组合和重组的支配。但近几十年来，人们逐渐认识到还有其他代码在起作用，尤其是在人体细胞的蛋白质工厂--内质网（ER）--这个膜封闭的腔室中，蛋白质折叠的起始点就是内质网。约有7000种不同的蛋白质在ER中成熟，占人体所有蛋白质的三分之一。这些分泌蛋白统称为"分泌体"--负责人体从酶到免疫和消化系统的一切功能，必须正确形成才能使人体正常运作。蛋白伴侣在蛋白质折叠中的作用被称为"伴侣"的特殊分子有助于将蛋白质折叠成最终形状。它们还能帮助识别折叠不完全正确的蛋白质，为其重新折叠提供额外的帮助，或者，如果它们折叠错误得无可救药，则在它们造成损害之前将其锁定并加以破坏。然而，作为细胞质量控制部门的一部分，伴侣系统本身有时也会失效，一旦失效，就会给我们的健康带来灾难性的后果。发现ER中基于碳水化合物的伴侣系统要归功于麻省大学阿默斯特分校生物化学和分子生物学教授、本文资深作者之一丹尼尔-希伯特（DanielHebert）在20世纪90年代作为博士后开展的开创性工作。"我们现在拥有的工具，包括阿默斯特大学应用生命科学研究所的糖蛋白组学和质谱分析技术，让我们能够回答25年来一直悬而未决的问题，"Hebert说。"这篇新论文的第一作者凯文-盖伊（KevinGuay）所做的事情是我刚开始工作时梦寐以求的。"在这些悬而未决的问题中，最迫切的问题是：伴侣如何知道7000种不同的类似折纸的蛋白质何时正确折叠？理解蛋白质质量控制的创新我们现在知道，答案涉及一种名为UGGT的"ER守门员"酶，以及大量与蛋白质氨基酸序列中特定位点相连的碳水化合物标签，即N-糖。盖伊正在完成马萨诸塞大学阿默斯特分校分子细胞生物学项目的博士学业，他重点研究了两种特殊的哺乳动物蛋白质，即α-1抗胰蛋白酶和抗凝血酶。他和他的合著者利用CRISPR编辑细胞，修改了ER伴侣网络，以确定N-聚糖的存在和位置如何影响蛋白质折叠。他们观察了疾病变体被ER守门员UGGT识别的过程，为了更仔细地观察，他们利用质谱技术开发了一系列创新的糖蛋白组学技术，以了解蛋白质表面的聚糖发生了什么变化。他们发现，UGGT酶会在特定位置用糖"标记"折叠错误的蛋白质。这是一种代码，然后伴侣可以通过读取这种代码来确定折叠过程中哪里出错以及如何修复。影响和未来方向盖伊说："这是我们第一次能够看到UGGT在人体细胞制造的蛋白质上添加糖以进行质量控制的位置。我们现在有了一个平台，可以扩展我们对糖标签如何将蛋白质送入进一步质量控制步骤的理解，我们的工作表明，UGGT是靶向药物治疗研究的一个很有前景的途径。""这项研究最令人兴奋的地方在于"，马萨诸塞大学阿默斯特分校生物化学与分子生物学杰出教授、论文共同作者之一莱拉-吉拉什（LilaGierasch）说，"我们发现聚糖在ER中充当了蛋白质折叠的代码。UGGT所扮演角色的发现为未来了解并最终治疗由错误折叠蛋白质导致的数百种疾病打开了一扇大门"。参考文献《ER伴侣使用蛋白质折叠和质量控制糖代码》，作者：KevinP.Guay、HaipingKe、NathanP.Canniff、GracieT.George、StephenJ.Eyles、MalaiyalamMariappan、JosephN.Contessa、AnneGershenson、LilaM.Gierasch和DanielN.Hebert，2023年12月4日，《分子细胞》。DOI:10.1016/j.molcel.2023.11.006编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403363.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403363.htm

新研究发现蛋白质p62有助于预防老年痴呆症

新研究发现蛋白质p62有助于预防老年痴呆症细胞利用选择性自噬或不需要的蛋白质的自我降解来维持细胞的平衡。这一过程由自噬受体控制，它介导选择一种目标蛋白，随后被“清除”。据悉，Tau蛋白在大脑神经元的内部结构中起着至关重要的作用，在痴呆症和阿尔茨海默氏病等疾病中，Tau蛋白在神经元内异常积累。这种超磷酸化的tau蛋白（或tau低聚物）在痴呆症患者大脑中的积累导致了神经纤维缠结(NFTs)的产生并最终导致神经元的细胞死亡进而导致该疾病的渐进性神经退行性症状。虽然tau蛋白可能被选择性自噬降解，但其发生的具体机制尚不清楚。不过来自日本国家量子科学与技术研究所的专家最近进行的研究表明，一个特定的基因--p62基因--在tau齐聚体的选择性自噬中发挥了关键作用。相关研究报告已发表在《AgingCell》上。以往的研究报告称，tau蛋白的异常积累可能通过p62受体蛋白（它是一种选择性的自噬受体蛋白）被自噬途径选择性地抑制。MaikoOno指出：“这种蛋白质的泛素结合能力有助于识别有毒的蛋白质聚集物（如tau齐聚体），然后它们可以被细胞过程和细胞器降解。”然而这项研究的新颖之处在于在一个活体模型中证明了p62的“神经保护”作用，这在以前是从未做过的。据悉，他们使用了痴呆症的小鼠模型。其中一组小鼠的p62基因已被删除（或敲除），因此它们不表达p62受体蛋白。在使用免疫染色和比较生物化学分析研究这些小鼠的大脑时，研究人员们发现了一个有趣的情况。在海马--跟记忆有关的大脑区域--和脑干--协调身体的呼吸、心跳、血压和其他自愿过程--发现了p62基因敲除(KO)小鼠的神经毒性tau蛋白聚集。当我们考虑到这一点及痴呆症的症状--包括记忆丧失、混乱和情绪变化，这些发现是非常有意义的。核磁共振扫描显示，p62KO小鼠的海马体已经退化（萎缩）和发炎。对其大脑的尸检评估显示其海马区的神经元损失更大。进一步的免疫荧光研究表明，异常的tau物种聚集可以引起细胞毒性，进而导致p62KO小鼠的炎症和神经元的细胞死亡。具体而言，低聚体tau在p62KO小鼠的大脑中积累更多。总的来说，这项研究的结果证明，通过消除并因此防止低聚体tau物种在大脑中的聚集，p62在痴呆症模型中发挥了神经保护作用。当世界各地的研究人员正在试图开发治疗痴呆症和其他相关神经退行性疾病的药物时，这项研究的结果将对提供准确针对tau寡聚物的证据具有重要意义。由于全球老龄人口每年都在增加，因此，开发减缓各种神经退行性疾病的发病和进展的方法的需求也在扩大。这项研究为解决这一需求提供了一个积极的步骤。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305699.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305699.htm