脑科学的新转折——蛋白酶体粒子在突触中不可预见的功能

　　新的研究发现，通常与大脑中蛋白质降解相关的19S蛋白酶体颗粒可以在突触中独立发挥作用，调节关键的突触蛋白，使突触适应不同的环境。在超分辨率成像技术DNA PAINT的帮助下，这一发现不仅揭示了19S粒子意想不到的作用，而且为理解和潜在治疗帕金森病和痴呆等神经系统疾病提供了新的靶点。

　　

达尔文的进化论强调了自然适应和多样性的重要性。然而，生物细胞内的蛋白质也能表现出多功能性并适应不同环境下的新角色吗?

对于大脑中的蛋白质分解中枢来说，答案似乎是肯定的。当位于突触时，它揭示了一种以前未见过的机制，使突触能够适应不同的情况。

调节性蛋白酶体(19S)颗粒的作用一直只与它在蛋白酶体复合体中的功能有关，在那里它与催化性蛋白酶体(20S)颗粒合作，识别和去除不需要的或受损的蛋白质，这是一种对正常大脑发育和功能至关重要的机制。

利用一种名为DNA PAINT的超分辨率成像技术，研究小组注意到突触中有大量的自由19S粒子，它们在没有20S伴侣的情况下四处漂浮:

“我们意识到，19S不仅仅是20S的合作伙伴。它也作为许多关键突触蛋白的独立调节剂单独起作用。这揭示了我们对突触中蛋白质功能的理解的一个全新维度，”副教授、该文章的第一作者Chao Sun解释说。

研究人员发现，大量的自由19S粒子似乎与许多突触蛋白相互作用，包括那些参与神经递质释放和检测的蛋白，从而调节突触的信息传递和存储。

“通常情况下，如果细胞复制了一种蛋白质成分的多余拷贝，它需要摆脱这些多余的拷贝。因为细胞不喜欢周围有多余的蛋白质，因为它们找不到伴侣来让蛋白质发挥作用。我们称它们为‘孤儿蛋白’。但在这种情况下，似乎突触正在利用这些自由的19S粒子，并使它们适应突触中的其他功能，”Chao Sun解释说。

有了这个新发现，科学家们现在有了一个新的目标来理解和治疗神经系统疾病与功能失调的突触，如帕金森氏病和痴呆症。

参考文献:

“An abundance of free regulatory (19S) proteasome particles regulates neuronal synapses” by Chao Sun, Kristina Desch, Belquis Nassim-Assir, Stefano L. Giandomenico, Paulina Nemcova, Julian D. Langer and Erin M. Schuman, 26 May 2023, Science.