研究人员直接观察活细胞中α突触核蛋白的膜结合

α-突触核蛋白是人脑中最丰富的蛋白质之一。它通常被称为“帕金森蛋白”，因为这种蛋白在脑细胞中的沉积是帕金森氏病的标志。尽管生物医学研究对该蛋白有很高的兴趣，但是关于活细胞中α-突触核蛋白的功能和生理的许多问题仍然有待回答。例如，以前尚不清楚该蛋白是否与细胞内部成分(如膜)结合以及在何种程度上相互作用。

由于此类过程可能在疾病的发展中起作用，由位于康斯坦茨的物理化学家Malte Drescher教授领导的研究小组进一步开发了一种成熟的测量方法，称为电子顺磁共振波谱(EPR光谱)，以了解有关结合的更多信息。帕金森蛋白的性质。该研究发表在科学期刊的物理化学杂志快报，提供了下述证据概念的是先进的方法是从根本上适用于阐明蛋白质-脂质相互作用的细胞。此外，第一个实际测试产生了α-突触核蛋白与细胞内膜结合的直接证据。

较慢并不总是更彻底

在当前的研究中，EPR光谱学的高级版本在实践中首次被使用，被称为快速扫描EPR光谱学。在这两种方法中，首先要对常规和高级蛋白质进行研究，即所谓的旋转探针。这些化学探针使检测蛋白质结构的变化成为可能。每个自旋探针都有一个自由电子，其自旋通过微波辐照而激发。德雷舍解释说：“我们可以将旋转想象为小型罗盘针，在测量过程中会受到微波辐射的影响。” 在常规的EPR光谱中，对于每组激发的自旋，必须等到这种影响减弱后才能再次激发该组。必须经过多次遍历才能重复此相对耗时的过程，以实现完整的测量。

相比之下，使用快速扫描EPR光谱仪，不再需要等到对自旋基团的影响减弱后再继续测量。Drescher说：“相反，您会在自旋组之间逐个频谱地推动影响，然后在其激发刚刚消退的那一刻又回到第一组。” 一方面，该过程缩短了所需的测量时间，另一方面，它允许施加更高的微波功率，从而提高了方法的准确性。研究人员在当前有关α-突触核蛋白结合行为的研究中充分利用了这两个优点。

实践中的新方法

从先前在体外(“在试管中”)进行的研究中，已经知道“帕金森蛋白”α-突触核蛋白可以将其自身附于带负电的脂质膜上。在EPR光谱中，这种结合过程伴随着所测信号的特征变化。“最初紊乱的α-突触核蛋白在与膜结合时呈有序形式。这降低了自旋探针的迁移率，并且可以通过测量方法直接检测蛋白质的结合，”德雷舍大学博士生特蕾莎·布劳恩(Theresa Braun)解释说。研究团队，并与该研究的主要作者朱利安·斯泰勒(Juliane Stehle)一起。

使用合成的带负电荷的膜囊泡和纯化的α-突触核蛋白，Drescher和他的同事们能够在快速扫描EPR光谱中检测到相同的信号变化。但是，它们不仅在体外获得成功，而且在非洲爪蛙(Xenopus laevis)的细胞内也成功获得了成功，首先将人工膜囊泡引入其中，不久之后，该蛋白质就被引入了。然后，研究团队进行了与时间有关的测量，并能够根据测量信号的变化直接观察细胞中结合的蛋白质的比例如何随时间增加。

当未在细胞中引入人工膜时，随着时间的推移，α-突触核蛋白的结合量也有可比的增加(尽管显着减弱)。因此，根据德雷舍尔的观点，对于这一至关重要的观察只剩下一种解释。科学家总结说：“这是我们首次看到直接证据，证明α-突触核蛋白也与内源性脂质膜(即天然存在的脂质膜)相互作用。” 由于效果的大小相对较小，因此在使用较不精确的测量方法的实验中，此效果以前一直被隐藏。

从青蛙到人类

在未来的研究中，Malte Drescher的团队计划在此结果的基础上进一步阐明α-突触核蛋白与天然细胞成分的细胞内结合过程，以了解有关蛋白质功能的更多信息。该过程中的重要一步将是从作为模型系统的青蛙细胞转变为各种哺乳动物细胞类型。长期目标是更好地理解“帕金森蛋白”的蛋白质-脂质相互作用及其在帕金森氏病发展中的作用，以便能够开发出合适的治疗方法。

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