蛋白酶體的典型工作，即細胞的垃圾處理，是將蛋白質(zhì)磨成更小的碎片，并回收其中的一些碎片和部分。在大多數(shù)情況下，情況仍然如此，但是，約翰霍普金斯大學的醫(yī)學研究人員在實驗室和老鼠身上研究了神經(jīng)細胞，他們說蛋白酶體的作用可能遠遠不止于此。
研究人員說，它的額外作用可能從垃圾分類器轉(zhuǎn)變?yōu)楸掣窠?jīng)節(jié)神經(jīng)元的信號信使。將感覺信號從靠近皮膚的神經(jīng)細胞傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細胞。
他們的實驗結果發(fā)表在2024年4月12日的《Cell Reports》上，表明蛋白酶體可能幫助那些專門的神經(jīng)元感知周圍環(huán)境，相互發(fā)送信號，并可能區(qū)分感知疼痛和瘙癢，這一發(fā)現(xiàn)可以幫助科學家更好地理解這些感覺過程，并為治療疼痛和其他感覺問題找到新的目標。約翰霍普金斯大學醫(yī)學院生物化學副教授Seth S. Margolis博士說:“神經(jīng)元彼此相鄰生活了很長一段時間，它們需要相互交流的方式，了解它們在做什么，它們是誰。神經(jīng)元膜上的蛋白酶體可能有助于細胞微調(diào)這一信息傳遞過程。蛋白酶體比它們看起來要復雜得多。”
2017年，他和同事們首次在小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元的質(zhì)膜中發(fā)現(xiàn)了蛋白酶體，他們將其命名為神經(jīng)元膜蛋白酶體，并繼續(xù)研究這些特殊的蛋白酶體如何促進神經(jīng)元之間的信息傳遞或串擾。
當時，Margolis的研究重點是中樞神經(jīng)系統(tǒng)，包括大腦和脊髓。但后來，他與神經(jīng)生物學家埃里克Villalón蘭德羅斯博士合作，他是約翰霍普金斯大學Margolis實驗室的博士后，他的工作重點是周圍神經(jīng)系統(tǒng)，神經(jīng)元網(wǎng)絡貫穿身體的其余部分，更靠近皮膚，從環(huán)境中捕捉感官信息。
Margolis和Villalón Landeros想知道蛋白酶體是否可以在周圍神經(jīng)元中找到，如果是的話，它們可能起什么作用。
利用附著在蛋白酶體上的小鼠抗體和其他方法，研究人員在脊髓、背根神經(jīng)節(jié)、坐骨神經(jīng)和支配皮膚的周圍神經(jīng)的神經(jīng)元表面發(fā)現(xiàn)了蛋白酶體。
研究人員還在實驗室培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的同一類型的周圍神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)了蛋白酶體。
為了了解蛋白酶體在周圍感覺神經(jīng)元中的功能，研究人員給小鼠注射了生物素-環(huán)氧霉素，這是一種細胞膜不滲透的蛋白酶體抑制劑，可以阻斷神經(jīng)元膜蛋白酶體的功能。然后，他們進行了經(jīng)典的感官測試。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在身體的一側(cè)注射了蛋白酶體阻斷藥物生物素-環(huán)氧霉素的小鼠對感覺測試的反應比另一側(cè)慢25%到50%。
Margolis說:“這表明膜蛋白酶體對感覺很重要，它們一定在信號水平上促進了這一點。”
研究人員使用單細胞測序技術確定膜蛋白酶體在與瘙癢感覺有關的神經(jīng)元亞群中表達，并且已知對組胺敏感，組胺是一種免疫系統(tǒng)化合物，可以引發(fā)動物(包括人類)對過敏原的反應。
在實驗室培養(yǎng)皿中，研究人員刺激瘙癢相關和非瘙癢相關的神經(jīng)元，并用生物素-環(huán)氧霉素阻斷它們的膜蛋白酶體。這導致了所有細胞活動的變化。Margolis說:“阻斷蛋白酶體似乎對所有細胞都有活性調(diào)節(jié)作用，盡管它是在一個亞群中表達的，這表明蛋白酶體促進了這些細胞之間的一種串擾。”
蛋白酶體阻滯劑，包括一種名為Velcade的藥物，目前被用于治療某些類型的癌癥。
Villalón Landeros和Margolis計劃繼續(xù)合作，以確定神經(jīng)元膜蛋白酶體在感覺神經(jīng)元和感知疼痛與瘙癢中的作用。“我們想看看我們是否可以操縱神經(jīng)元膜蛋白酶體來產(chǎn)生不同的疼痛和瘙癢感覺，”Villalón Landeros說。
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