貝勒醫學院的科學家們確定了一種應對阿茲海默症和帕金森氏症的潛在新方法。這兩種疾病都與大腦中 Tau 蛋白和 α-突觸核蛋白形成的有害斑塊堆積有關。
在一項發表於《自然通訊》（Nature Communications）的研究中，研究人員發現微管蛋白（tubulin），一種構成微管（microtubules）的蛋白質，可能幫助預防這些毒性累積。微管就像細胞內的「鐵路軌道」，協助運輸物質並維持結構。研究結果顯示，微管蛋白可以阻止 Tau 和 α-突觸核蛋白形成有害的聚集體，反而鼓勵它們在健康的神经元內發揮正常功能。
毒性蛋白質斑塊與大腦疾病
「Tau 和 α-突觸核蛋白因其在阿茲海默症和帕金森氏症等神經退化性疾病中的作用而聞名。在這些疾病中，這些蛋白質會錯誤摺疊、黏在一起並形成有害的聚集體，損害神經元並導致記憶力喪失、運動問題和其他症狀，」該研究第一作者、Allan Ferreon 博士實驗室的生物化學與分子藥理學博士後研究員 Lathan Lucas 博士說。
「但 Tau 和 α-突觸核蛋白在健康的神經元中也扮演著重要的功能——它們透過與微管蛋白互動並促進微管的組裝和穩定來幫助維持細胞結構和支持溝通。」
Tau 和 α-突觸核蛋白在被稱為凝聚體（condensates）的微小細胞液滴中執行其有益和有害的活動。由於這些液滴與疾病相關過程有關，科學家們曾考慮阻止它們的形成作為一種可能的治療策略。然而，凝聚體在正常大腦功能中也扮演著重要角色，這引發了消除它們可能會干擾健康神經元活動的擔憂。
將蛋白質引導至健康角色
「這讓我們產生了以下想法：如果我們不阻止液滴的形成，而是創造條件來引導液滴內的 Tau 和 α-突觸核蛋白走向它們的健康路徑，阻止它們走向疾病路徑，會怎麼樣？」生物化學與分子藥理學副教授、該研究的共同通訊作者 Ferreon 說。
Lucas 用一個比喻來解釋這個概念。
「我把 Tau 和 α-突觸核蛋白想像成學校裡的調皮搗蛋的學生。你可以讓他們待在教室裡，沒事做，只能搗亂，或者讓他們參與課業、體育或戲劇，讓他們忙碌起來，以免惹麻煩，」Lucas 說。「我們發現微管蛋白可以引導這些調皮搗蛋的 Tau 和 α-突觸核蛋白走上健康的道路。」
為了探究這個想法，研究人員結合了生物化學和生物物理學方法，以及高解析度顯微鏡和基於神經元的分析。他們的目標是確定微管蛋白是否能影響 Tau 和 α-突觸核蛋白的行為，並阻止凝聚體內形成毒性聚集體。
「當微管蛋白水平較低時，正如在阿茲海默症中所發現的那樣，微管的數量會減少，Tau 和 α-突觸核蛋白會形成毒性聚集體，」Lucas 說。
「但是當微管蛋白存在時，Tau 和 α-突觸核蛋白會遠離有害的聚集體，轉而促進健康微管的組裝，」Lucas 說。「微管蛋白透過讓這些蛋白質有生產性的事情可做，來重新導引它們的活動。」
研究結果表明，微管蛋白在大腦保護方面可能扮演著比以往認識到的更積極的角色。
「我們的發現顯著改變了微管蛋白在神經退化中的作用，從疾病的被動受害者轉變為對抗毒性蛋白質聚集的主動保護者，」Ferreon 說。「增加微管蛋白的儲備，而不是阻斷液滴的形成，可以抑制毒性聚集，同時保留 Tau 和 α-突觸核蛋白的健康功能，這提供了一種潛在的選擇性治療策略。」
該研究的其他貢獻者包括共同第一作者 Phoebe S. Tsoi、My Diem Quan、Kyoung-Jae Choi，以及共同通訊作者 Josephine C. Ferreon，他們都在貝勒醫學院工作。
該研究得到了 NINDS-NIH 補助金 R01 NS105874、Welch 基金會補助金 Q-2097-20220331 和 NIGMS-NIH 補助金 R01 GM122763 的支持。
