当物理学遇到生物学朊病毒蛋白与铜协调液液相分离

在《科学进展》杂志上发表的一项研究中，来自里约热内卢联邦大学 (UFRJ) 和德国神经退行性疾病中心 (DZNE-柏林) 的研究人员揭示了活体生理病理学中朊病毒蛋白和铜离子之间复杂的舞蹈。细胞。

该研究为解决铜结合朊病毒蛋白簇的潜在治疗方法铺平了道路，以防止异常固体形成并减轻神经退行性后果。

就像水中的油滴一样，细胞拥有膜结合的细胞器，在细胞功能中发挥着至关重要的作用。该研究有助于理解新的复杂性层，即通过相分离形成的无膜细胞器或凝聚物的存在，这些细胞器是富含蛋白质的组件，具有独特的液体性质和动态功能。值得注意的是，与神经退行性疾病相关的蛋白质会发生相分离，这表明液体冷凝物与随后的聚集之间存在潜在联系。

朊病毒蛋白(PrP)与“疯牛病”等致命脑部疾病有关，长期以来人们都知道其与脑细胞中的铜离子相互作用。由研究生 Mariana Do Amaral 领导，在 Yraima Cordeiro 教授 (UFRJ) 和 Susanne Wegmann 教授 (DZNE-Berlin) 的指导下，这项研究表明 PrP 可以在细胞表面形成动态液体冷凝物，可能充当过量的清除剂。铜离子。

该论文的第一作者 Do Amaral 解释说：“20 多年来，研究一直暗示铜与 PrP 结合及其在异常折叠中的作用。我们的假设是 PrP 通过液-液相分离充当铜缓冲剂，保护细胞来自过量的铜。”

研究结果强调了液-液相分离在 PrP 调节铜稳态中的生物学意义。PrP 凝聚物积累铜离子的动态性质表明了一种精细调节的机制。有趣的是，暴露于氧化应激(患病或衰老的大脑中的一种常见现象)会导致从液体转变为固体，类似于与神经退行性疾病相关的团块。

这项研究不仅加深了我们对朊病毒疾病的理解，而且还为针对铜结合朊病毒蛋白凝聚物的潜在干预措施开辟了途径，以防止异常固体形成并减轻神经退行性结果。

该研究利用了先进的生物物理技术，包括新型巴西同步加速器光源 (Sirius-LNLS) 的 X 射线光子相关光谱 (XPCS) 以及柏林夏里特大学医学院光漂白后的活细胞荧光恢复。