研究揭示了omega-3脂肪酸跨血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

將 omega-3 脂肪酸運(yùn)送到大腦中的分子的壯觀圖像可能為將神經(jīng)治療藥物輸送到大腦打開(kāi)了一扇門。

我們?cè)O(shè)法獲得了轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的三維結(jié)構(gòu)，它為 omega-3 進(jìn)入大腦提供了途徑。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，我們可以看到 omega-3s 如何與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合。這些信息可能允許設(shè)計(jì)模仿 omega-3s 的藥物來(lái)劫持這個(gè)系統(tǒng)并進(jìn)入大腦。”

Rosemary J. Cater，博士，第一作者，哥倫比亞大學(xué)瓦格洛斯內(nèi)科和外科醫(yī)生學(xué)院曼西亞實(shí)驗(yàn)室西蒙斯學(xué)會(huì)研究員

該研究于 6 月 16 日在線發(fā)表在《自然》雜志上。

治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的一個(gè)主要挑戰(zhàn)是讓藥物穿過(guò)血腦屏障 - 一層緊密堆積的細(xì)胞，排列在大腦的血管中，并積極阻止毒素、病原體和一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入大腦。不幸的是，該層還阻止了許多有希望治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物。

omega-3 等必需營(yíng)養(yǎng)素需要專用轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的幫助，這些轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白可以專門識(shí)別它們并讓它們穿過(guò)這一屏障。“運(yùn)輸者就像俱樂(lè)部的保鏢，只讓有邀請(qǐng)或后臺(tái)的分子進(jìn)來(lái)，”卡特說(shuō)。

讓omega-3s進(jìn)入的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白——或保鏢——被稱為MFSD2A，是Cater研究的重點(diǎn)。“了解 MFSD2A 是什么樣子以及它如何將 omega-3s 拉過(guò)血腦屏障，可能會(huì)為我們提供設(shè)計(jì)藥物所需的信息，這些藥物可以欺騙這個(gè)保鏢并獲得進(jìn)入通行證。”

為了可視化 MFSD2A，Cater 使用了一種稱為單粒子低溫電子顯微鏡的技術(shù)。

“這項(xiàng)技術(shù)的美妙之處在于，我們能夠看到轉(zhuǎn)運(yùn)體的形狀，細(xì)節(jié)可精確到十億分之一米，”該研究的共同負(fù)責(zé)人、生理學(xué)和細(xì)胞生物物理學(xué)副教授 Filippo Mancia 博士說(shuō)。哥倫比亞大學(xué)瓦格洛斯內(nèi)科和外科醫(yī)生學(xué)院，膜蛋白結(jié)構(gòu)和功能方面的專家。“這些信息對(duì)于了解轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如何在分子水平上發(fā)揮作用至關(guān)重要。”

對(duì)于冷凍電鏡分析，蛋白質(zhì)分子在電子顯微鏡下懸浮在薄冰層中。強(qiáng)大的相機(jī)從無(wú)數(shù)角度拍攝數(shù)百萬(wàn)張蛋白質(zhì)照片，然后將這些照片拼湊在一起以構(gòu)建 3D 地圖。

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