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细胞垃圾清除有助于创建新的神经元

导读威斯康星大学麦迪逊分校的科学家进行的一项新研究揭示了细胞丝如何帮助神经干细胞清除受损和结块的蛋白质,这是最终产生新神经元的重要步骤

威斯康星大学麦迪逊分校的科学家进行的一项新研究揭示了细胞丝如何帮助神经干细胞清除受损和结块的蛋白质,这是最终产生新神经元的重要步骤。这项工作为干预措施提供了新的细胞靶点,可以在最需要的时候(例如在脑部受伤后)促进神经元的产生。而且由于聚集蛋白是许多神经退行性疾病(例如阿尔茨海默氏病)的标志,因此这项新研究可以提供洞悉如何清除这些有毒蛋白的见解。神经科学助理教授Darcie Moore和她的研究生Christopher Morrow一起领导了这项工作。

Morrow说:“作为一个长期目标,我们希望能够诱导内源性神经干细胞来帮助组织再生,特别是在中风或某种类型的神经后。”

在小鼠模型中,研究小组确定了称为波形蛋白的细胞细丝,这是神经干细胞蛋白质管理系统的关键组成部分。他们发现波形蛋白将蛋白酶体(可以消化目标蛋白质的分子垃圾)带入大量受损蛋白质中,必须清除这些蛋白质才能使细胞正常运行。神经干细胞在衰老过程中,或者在休眠或暴露于有毒化学物质时会积累受损的蛋白质。

当神经干细胞缺乏波形蛋白时,它们清除目标蛋白的能力会更差,从休眠中退出的速度会更慢,并且暴露于破坏蛋白质的毒素后恢复的能力也将降低。不能产生波形蛋白的小鼠在年轻时从干细胞产生新神经元的能力降低,这表明波形蛋白对于保持神经干细胞在衰老过程中保持敏捷和高产很重要。

教科书曾经教导说成年哺乳动物不会产生新的神经元。莫罗说不是。

“最近的证据表明,成年哺乳动物中存在神经干细胞,它们并未进入细胞周期并分裂。而且我们现在也知道,进入细胞周期的神经干细胞的关键组成部分是清除蛋白质, ”莫罗说。“我们正在描述神经干细胞具有的程序,该程序可快速有效地清除蛋白质并进入细胞周期进行神经发生。”

该程序涉及标记受损的蛋白质,将它们集中在细胞中的一个部位,然后将消化器运送到该部位以分解受损的蛋白质。为了研究波形蛋白在该程序中的作用,他用荧光标记物标记了细丝蛋白,还研究了无法产生波形蛋白的小鼠。

他看到,尽管神经干细胞仍然可以在没有波形蛋白的情况下标记并浓缩受损的蛋白质,但他们需要这种细丝蛋白质才能将蛋白酶体带到正确的位置,以清除所有旧蛋白质。由于处理积累的蛋白质的能力降低,神经干细胞在休眠时会变得更糟,并在小鼠中产生新的神经元。

波形蛋白的作用令人惊讶地复苏,科学家长期以来一直认为波形蛋白在很大程度上仅限于帮助细胞移动并为细胞提供结构支持。二十年前,研究人员开发了无法制造波形蛋白的小鼠-看上去还不错。但是现在越来越清楚的是,波形蛋白对于应对具有挑战性的情况(例如衰老或毒素)具有重要意义,这些情况可能会使团聚的蛋白质吞噬细胞。

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