整个大脑的蛋白质周转率不同

科学家发现，大脑中的蛋白质分子被分解并以不同的速率被替换，这取决于它们在大脑中的位置。

这项发表在《 eLife》上的研究提供了关于大脑中不同细胞成分如何变化的重要见解。这些变化可能对我们学习和形成记忆的能力很重要，尤其是蛋白质更新在这些过程中起着至关重要的作用。

蛋白质是细胞的机械引擎，具有许多基本功能。细胞中蛋白质的“周转”与制造多少蛋白质和分解多少蛋白质相平衡。在正常情况下，这种转换是连续的，并确保可以除去受损的蛋白质并用新的蛋白质代替。它还使细胞能够改变其整个蛋白质组(包含的所有蛋白质)，以快速响应内部和外部信号，例如激素或电脉冲。

蛋白质更新可以确保突触保持灵活，突触是一种允许从一个神经细胞到另一个神经细胞的电或化学冲动的结构。这种现象称为“突触可塑性”，对于维持大脑创造新神经网络的能力非常重要，这反过来又使我们能够创造新的记忆或学习新的行为和技能。

“人们知道，蛋白质在同一生物的不同组织或不同细胞类型中表现出截然不同的转换率，但对大脑不同细胞类型中的蛋白质转换率及其相互影响的了解却很少。”作者AlineDörrbaum，德国马克斯·普朗克脑科学研究所研究生。

为了解决这个问题，研究小组从大脑海马区培养了细胞，并使用同位素标记的氨基酸(蛋白质的组成部分)来确定蛋白质的“半衰期”。通过“重”标记的蛋白质在制备过程中出现在细胞中的速度以及天然“轻”蛋白在分解时消失的速度来衡量。该团队从不同神经元培养物类型中获得了5,100个蛋白质组的半衰期测量结果，这些神经元培养物类型包含神经元和神经胶质细胞的混合物(支持并提供神经元之间的隔离)。所有样品均含有神经元和神经胶质细胞，但比例不同。

他们发现半衰期变化很大-从不到一天(快速周转)到超过20天(缓慢周转)-并且这取决于蛋白质在细胞中的位置。与总蛋白质群体相比，经常参与交流的靠近细胞表面的蛋白质的寿命较短，而参与能量代谢的蛋白质的寿命更长。

特别值得注意的是，研究人员发现，与在神经元细胞中表达的蛋白质相比，在神经胶质细胞中表达的相同蛋白质的周转率要快得多。当环境中存在更多的神经胶质细胞时，蛋白质的一部分也具有更快或更慢的周转率。

“我们的研究结果表明，起源的细胞类型以及细胞外部环境的性质都对蛋白质更新产生强大的影响，”马克斯·普朗克大脑研究所所长艾琳·舒曼教授说道。“我们的下一个目标是确定神经可塑性如何调节和利用翻转来响应不同的刺激来改变大脑蛋白质组。”

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