阿尔茨海默病影响全球数百万人。研究人员要理解其发病机制,需要在尽可能接近人脑真实环境的条件下观察相关蛋白质,但传统提取与制备流程往往会改变蛋白质所处的微环境,从而影响研究结果。
佛罗里达农工州立大学(Florida A&M University)工程学院研究团队在期刊《Protein Science》发表研究,提出一种用于研究阿尔茨海默病的新样本制备方法。该方法旨在在近原生环境中保持致病相关蛋白的完整性,以帮助科学家更准确地了解其结构与功能。
研究共同作者、该校教授Ayyalusamy Ramamoorthy表示,随着人类寿命延长,阿尔茨海默病患者数量可能增加;在多次药物开发尝试未能取得预期进展的背景下,团队将研究重点放在C99蛋白上,并称其为相关过程的“起源”。他同时提到,与衰老相关的淀粉样蛋白疾病还包括帕金森病和2型糖尿病。

以非洗涤剂方式提取C99,保留脂质环境
研究人员开发了一种提取阿尔茨海默病进展中关键蛋白质C99的方法。研究指出,过去C99之所以难以研究,原因之一在于样品通常需要从细胞中取出并借助洗涤剂进行制备与分析。洗涤剂作为强力化学物质,会破坏包围C99的脂质,而脂质会影响蛋白质行为;一旦失去脂质环境,C99的表现可能发生变化,进而影响对其在自然条件下状态的判断。
为解决这一问题,团队采用非洗涤剂基聚合物捕获C99,在提取过程中尽量保留其所在细胞膜的自然环境。Ramamoorthy表示,团队持续开发可直接从细胞膜中提取蛋白质的合成聚合物;在本项工作中,研究人员利用其实验室合成的聚合物,将前体蛋白与细胞膜脂质一并分离,并重新组装为盘状颗粒“纳米盘”,以便开展进一步研究。
C99与Aβ生成及斑块形成相关
研究介绍,C99是大脑中淀粉样前体蛋白(APP)的副产物。当被称为分泌酶的酶切割APP时,会产生被称为Aβ异构体的C99片段。Aβ与脂质的积累会导致斑块形成,这些斑块通过杀死神经元细胞,引发阿尔茨海默病患者的记忆丧失。

在本研究中,研究人员从细菌细胞膜中分离C99蛋白,并使用新设计的聚合物在提取C99的同时带出其周围脂质。提取后,团队进一步测试并确认,蛋白质形状与脂质仍保持完整,且与细胞内状态一致。
研究团队称可为分子层面研究提供新工具
研究人员认为,通过在样本制备阶段保持关键致病蛋白的完整性,该方法有助于提升阿尔茨海默病相关研究的准确性。Ramamoorthy表示,这项工作为在分子层面研究阿尔茨海默病提供了“工具包”,使科学家能够观察C99在其“自然栖息地”中的状态,并称这是相关研究长期以来未能实现的目标之一。
研究团队还表示,该方法可用于更贴近生物医学需求的蛋白质制备,并可服务于治疗药物发现与阿尔茨海默病模型构建。研究人员称,这一进展有望改善药物开发、医学诊断与成像工具以及生物技术制造等领域的研究基础,并为后续工作奠定条件。
Ramamoorthy表示,团队希望新方法能帮助研究人员更清晰地理解C99蛋白的作用及其对疾病的贡献,从而推动开发阻止疾病进展的方案。