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冷冻电子显微镜显示维持细胞膜的蛋白质结构

使用尖端电子显微镜,奥胡斯大学的研究人员已经确定了脂质翻转酶的第一个结构。这些发现提供了对细胞如何工作和保持健康的基础知识的更好理解,并最终增加了我们对阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的认识。

所有细胞都被细胞膜包围,细胞膜限定并保护细胞内部不受外界影响。该膜由称为脂质的两层脂肪组成,并且膜的两侧之间特定类型的脂质的分布对于细胞保持健康并且动态地起作用是非常重要的。由于脂质翻转酶是一种膜蛋白,它们位于细胞膜中,它们对膜的性质非常重要,它们将脂质从细胞膜的外部移动到内层。

研究人员研究了脂质翻转酶Drs2 / Cdc50,它存在于酵母细胞中,在那里它主动将脂质从细胞膜的一侧移动到另一侧。在人类的许多变体中发现了类似的蛋白质,其中它们还与脑细胞中非常活跃的过程相关联,因此与神经疾病和痴呆症(例如阿尔茨海默病)的中心机制相关。

蛋白质大致由长链氨基酸组成,折叠成对其功能至关重要的三维结构。实验确定蛋白质分子的三维结构需要先进的技术,并且往往是一个巨大的挑战 - 特别是对于极难处理的膜蛋白。

由于蛋白质太小,不可能定期拍摄蛋白质照片,但凭借低温电子显微镜技术,奥胡斯大学Poul Nissen教授研究小组的一组研究人员成功地确定了Drs2的三维结构。 / Cdc50通过拍摄数十万个“电子照片”的分子。这是有史以来第一次有人确定这个重要的蛋白质家族的结构,脂质翻转,结果刚刚发表在世界领先的杂志“自然”杂志上。

超过10年的工作高潮

pk10通过新出版物,超过10年的重点工作最终为Poul Nissen研究小组的学生和研究人员带来了高潮,他们还参与了巴黎 - 萨克莱大学和法兰克福马克斯普朗克生物物理研究所的合作伙伴。

“能够成为该项目最后部分的一部分是非常棒的,看到结果落实到位,突然能够解释几年来发现的观察结果,现在给我们提供了全新的见解,”博士生Milena Timcenko说道。过去四年与助理教授Joseph Lyons一起致力于确定Drs2 / Cdc50的结构。

Joseph Lyons补充说:“最终第一次看到这些膜蛋白结构是很棒的。现在开始将这些转运蛋白的工作原理拼凑起来很有趣。成为一个令人惊奇的发展。”

冷冻电子显微镜意味着蛋白质在超薄层中冷却至-170°C,然后用强大的电子束“X射线”并在图像芯片上形成小阴影。

“这有点像你在医院接受X光检查,只用电子而不是X射线,放大了近15万次,”Milena Timcenko说。“蛋白质分子最好完全不动,以获得清晰的图像,而寒冷的温度可以保护蛋白质免受300,000伏电压触发的强大电子束的破坏。这就是我们冷却它们的原因。诀窍是冻结样品足够快,不会形成冰晶,并且在一层足够薄的层中,蛋白质不会相互遮蔽。我们在奥胡斯已经相当擅长。“

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