分解受损，错误形状或超出要求的蛋白质的能力是活细胞中的关键功能。此过程发生在单元内的特定位置。

这些位置中的一些距离神经元或神经细胞的细胞体可能超过1米，因为它们沿着它们的轴突（它们是将它们连接到其他神经元的细长纤维）放置。

细胞使用称为蛋白酶体的复杂分子机器在其特定的活性位点分解蛋白质。

神经退行性疾病的标志之一是未能分解的蛋白质堆积。

例子包括阿尔茨海默氏病中β-淀粉样蛋白的积累和帕金森氏病中 α-突触核蛋白的积累。
 

当未降解的蛋白质积累时，它们会相互粘附并与其他物质粘附，堵塞脑细胞并破坏其功能。细胞最终停止工作并死亡。

运输失败

由纽约纽约洛克菲勒大学的科学家进行的这项新研究支持以下观点：运输蛋白酶体失败可能是神经退行性疾病中蛋白质堆积的原因。

研究人员在最近的两篇论文中报告了他们的发现-一篇在《发育细胞》中，另一篇在PNAS中。

两项研究的资深作者赫尔曼·斯特勒（Hermann Steller）教授说：“这是第一个发现将蛋白酶体转移到神经末梢来完成其工作的机制的研究。”

他补充说：“当这种机制被破坏时，会对神经细胞的功能和长期存活产生严重后果。”

在第一项研究中，他和他的同事研究了果蝇和小鼠中的蛋白酶体。在那里，他们发现蛋白质蛋白酶体抑制剂31（PI31）对于在神经元轴突中运输蛋白酶体至关重要。

看起来PI31可以帮助蛋白酶体与分子动力耦合，从而促进蛋白酶的运动。没有PI31，蛋白酶体运输将停止。

基因操纵揭示了更多的光明

在第二项研究中，研究人员通过操纵PI31的基因对其进行了更彻底的调查。
 

他们设计了在长轴突的两种脑细胞中具有沉默的PI31基因的小鼠。

关闭该基因后，这些细胞将无法产生PI31蛋白并转运蛋白酶体。
 

科学家们发现，这是如何导致长轴突末端或“神经元末端”的异常蛋白质堆积的。

他们还看到缺少PI31的神经元看起来很奇怪。

“结构缺陷”在轴突的分支和突触处特别明显，它们形成神经元之间的连接。

斯特勒教授说：“值得注意的是，随着年龄的增长，这些结构性变化变得越来越严重。”

他解释说，当他们观察到有这些缺陷的小鼠时，它使他们想起“我们在某些人类神经发生性疾病中看到的严重的行为和解剖学缺陷”。

新疗法的潜力

研究人员认为，他们的发现将增加对PI31在神经退行性疾病中作用的认识。

例如，由于PARK15基因的突变，有一种严重的帕金森氏病比其他类型的生命更早发作。

科学家提出，由于PARK15与PI31相互作用，其破坏可能会干扰蛋白酶体的活性。

研究人员已经在探索如何使用PI31及其与之相互作用的分子作为药物靶标。

他们希望它可以导致治疗在疾病过程的早期介入，因为PI31在神经细胞的早期形成过程中是活跃的。

他们追求的另一个途径是如何阻止蛋白酶体的运输。

尽管新的研究集中在蛋白质积累的机制上，但斯特勒教授并不认为这是根本原因，而更多地是正在发生的事情的症状。

“我们的工作表明，它实际上是从蛋白酶体的局部缺陷开始的，导致未能降解对神经功能至关重要的蛋白质。”

赫尔曼·斯特勒教授