来自马萨诸塞大学阿默斯特分校的一组研究人员对被称为“伴侣”的蛋白质在促进神经元之间的沟通中的重要性做出了突破性的发现。当这一沟通过程出现故障时，它可能导致严重的疾病，例如阿尔茨海默病和帕金森病等。他们的研究阐明了这一沟通的一个关键方面，并为揭开神经退行性疾病的复杂性奠定了基础。
这项研究最近发表在《生物化学杂志》上，强调了一种关键伴侣Hsc70及其特定的共同伴侣CSPa在为一种称为SNAP-25的复杂蛋白质准备其在神经信号系统中必需功能的作用。
神经元是我们神经系统中负责传递电信号的专门细胞，这些信号传递着我们进行的每一个动作所需的信息，从阅读到呼吸。虽然人们可能会把神经元视为类似于电线，但事实并非如此；每个神经元之间有一个称为突触的小间隙。
电信号如何跨越这一突触间隙的确切机制尚不完全清楚，但一般的顺序似乎涉及一个前突触神经元接收到传递信息的信号，导致一个突触囊泡的释放——可以想象成一个装满神经递质物质的小桶——进入突触。为了实现这一点，囊泡必须在前突触神经元的膜上停靠并释放其内容物，然后这些内容物与后突触神经元上的特定受体相互作用。这个快速的过程发生在毫秒之间，并且每天重复数百万次，每次都需要精准。
尽管这个过程的速度和效率很高，但它的工作细节仍然不清楚。这就是研究的主要作者、一名马萨诸塞大学阿默斯特分校的高级研究员Karishma Bhasne的工作所在。“我关注的特别蛋白质是SNAP-25，”Bhasne指出。“没有SNAP-25，SNARE复合体——对于引导突触囊泡到达前突触神经元的停靠位点至关重要——就无法正常工作。”
被称为“无序”蛋白质的SNAP-25具有不稳定的结构，使其能够采用多种形式并与多种蛋白质合作以完成不同的任务。这种适应性对其在SNARE复合体中的作用至关重要，但它也带来了潜在的脆弱性：SNAP-25可能会偏离其主要功能。
为了研究SNAP-25如何保持对任务的专注，Bhasne与UMass Amherst的生物化学与分子生物学及化学特聘教授Lila Gierasch合作，后者是该研究的高级作者。Gierasch是蛋白质“伴侣”的权威，这些蛋白质确保其他蛋白质保持专注。她已经特别研究了Hsc70多年。Bhasne和Gierasch以及UMass的本科生Antonia Bogoian-Mullen和研究副教授Eugenia M. Clerico共同研究Hsc70是否帮助保持SNAP-25的专注。耶鲁大学的Sreeganga Chandra之前的工作暗示这可能是真的，但还需要进一步的细节。
为了探索Hsc70的参与，Bhasne和她的同事设计了一系列实验，结果显示当Hsc70及其合作伙伴CSPa存在时，SNAP-25保持了其正确的构象，使其能够与其他蛋白质合作形成SNARE复合体，这对神经传递至关重要。
研究人员进一步发现，Hsc70不仅有助于SNARE的形成，还与SNAP-25结合形成一个蛋白质复合物，以保持SNAP-25处于SNARE功能所需的正确形状。
为了确定Hsc70附着于SNAP-25的位置，研究团队进行了系列蛋白质修饰。他们识别了206个潜在的结合位点，并确定仅有三个具备结合所需的特征，其中两个被确认确实参与了结合。
总而言之，这意味着每一个手指的抽动、每一个思想、每一次心跳根本上依赖于Hsc70准确识别SNAP-25上的两个特定蛋白质目标，从而帮助确保SNARE复合体有效地将信息从一个神经元传递到另一个神经元。这个整个过程必须几乎瞬间发生，每天数百万次，持续多年。
Gierasch解释道：“SNARE要正常工作，SNAP-25需要精确构建，而事实证明SNAP-25依赖于Hsc70，这正是我们身体的劳模。”
这项研究得到了国家卫生研究院和UMass阿默斯特应用生命科学研究所的生物物理表征核心设施的资助。
