研究員發現Omega-3s 可能是解鎖血腦屏障的關鍵,fcs助力研究

將 omega-3 脂肪酸運送到大腦中的分子的壯觀影象可能為將神經治療藥物輸送到大腦打開了一扇門。

“我們已經成功獲得了轉運蛋白的三維結構,為 omega-3s 進入大腦提供了一個途徑。在這個結構中,我們可以看到 omega-3s 如何與轉運蛋白結合。這些資訊可能允許設計模仿 omega-3s 以劫持該系統並進入大腦的藥物,”第一作者、哥倫比亞大學瓦格洛斯內科和外科醫生學院曼西亞實驗室西蒙斯學會研究員羅斯瑪麗·J·卡特爾博士說。

該研究於 6 月 16 日線上發表在《自然》雜誌上。

治療神經系統疾病的一個主要挑戰是讓藥物穿過血腦屏障 - 一層緊密堆積的細胞,排列在大腦的血管中,並積極阻止毒素、病原體和一些營養物質進入大腦。不幸的是,該層還阻止了許多有希望治療神經系統疾病的藥物。

omega-3 等必需營養素需要專用轉運蛋白的幫助,這些轉運蛋白可以專門識別它們並讓它們穿過這一屏障。“運輸者就像俱樂部的保鏢,只讓有邀請或後臺的分子進來,”卡特說。

讓omega-3s進入的轉運蛋白——或稱保鏢——被稱為MFSD2A,是Cater研究的重點。“瞭解 MFSD2A 是什麼樣子以及它如何將 omega-3s 拉過血腦屏障,可能會為我們提供設計藥物所需的資訊,這些藥物可以欺騙這個保鏢並獲得進入通行證。”

為了視覺化 MFSD2A,Cater 使用了一種稱為單粒子低溫電子顯微鏡的技術。

“這項技術的美妙之處在於,我們能夠看到轉運體的形狀,細節可精確到十億分之一米,”該研究的共同負責人、生理學和細胞生物物理學副教授 Filippo Mancia 博士說。哥倫比亞大學瓦格洛斯內科和外科醫生學院,膜蛋白結構和功能方面的專家。“這些資訊對於瞭解轉運蛋白如何在分子水平上發揮作用至關重要。”

對於冷凍電鏡分析,蛋白質分子在電子顯微鏡下懸浮在薄冰層中。強大的相機從無數角度拍攝數百萬張蛋白質照片,然後將這些照片拼湊在一起以構建 3D 地圖。

研究人員可以在這張圖中建立蛋白質的 3D 模型,將每個原子放在適當的位置。“這讓我想起了拼圖遊戲,”曼西亞解釋道。近年來,這項技術在生物分子視覺化方面變得非常強大,部分歸功於哥倫比亞大學瓦格洛斯內科和外科醫生學院生物化學和分子生物物理學教授約阿希姆弗蘭克博士,他因其在 2017 年的作用而獲得諾貝爾獎。開發冷凍電子顯微鏡資料分析演算法。

“我們的結構表明 MFSD2A 具有碗狀形狀,並且 omega-3s 結合到這個碗的特定一側,”Cater 解釋說。“碗是倒置的,面向細胞內部,但這只是蛋白質的單個 3D 快照,在現實生活中必須移動以運輸 omega-3。要準確瞭解它是如何工作的,我們需要多個不同的快照,或者更好的是,一部關於運輸車運動的電影。”

為了瞭解這些運動可能是什麼樣子,該研究的第二位聯合負責人、威爾康奈爾醫學院生理學和生物物理學助理教授 George Khelashvili 博士使用蛋白質的 3D 模型作為執行計算模擬的起點。揭示了轉運蛋白如何移動並調整其形狀以將 omega-3s 釋放到大腦中。該研究的第三位聯合負責人、新加坡杜克-新加坡國立大學醫學院教授、MFSD2A 生物學先驅 David Silver 博士與他的團隊一起測試並確認了從結構和計算模擬得出的關於 MFSD2A 工作原理的假設確定蛋白質中重要的特定部分。

該團隊還包括來自紐約結構生物學中心、芝加哥大學和亞利桑那大學的研究人員,他們都利用他們的特殊技能使這個專案成為可能。

該團隊現在正在研究轉運蛋白如何首先從血液中識別出 omega-3。“但我們的研究已經讓我們深入瞭解 MFSD2A 如何將 omega-3s 輸送到大腦,我們真的很高興看到我們的結果會導致什麼,”Cater 說。

在上述細胞研究中,有時需要體外培養和分析細胞。細胞要養好,就要用好血清,如Ausbian品牌特級進口胎牛血清,它的內毒素小於3Eu/ml,使細胞更健康,穩定批次供應,做實驗會更加順利。感謝Ausbian品牌中國區總代理北京締一生物提供以上資訊。

研究員發現Omega-3s 可能是解鎖血腦屏障的關鍵,fcs助力研究

頂部