低密度脂蛋白（LDL），通常被称为坏胆固醇，已被公认为心脏病的一个重要因素已有一段时间。然而，关于它们如何运作的复杂性在很大程度上仍然模糊不清，直到现在。新的研究揭示了我们体内一种关键蛋白质的精确形状和结构：ApoB100。这种蛋白质像一个分子框架，包裹着LDL颗粒，使它们能够在血液中移动，正如研究人员所发现的。
低密度脂蛋白（LDL）——通常被称为坏胆固醇——长期以来一直引起科学家的关注，作为导致心脏病的主要因素。但这些微观麻烦制造者隐藏在复杂性的迷宫后面。直到现在。
在《自然》杂志的一项开创性研究中，来自密苏里大学的研究人员成功地描绘了体内最关键和复杂的蛋白质之一ApoB100的详细结构和形状。这种蛋白质作为一种分子外骨骼，包裹着LDL颗粒，促进它们在血液中的运输。
这一发现有潜力为新的药物铺平道路，这些药物可以精确靶向LDL，从而改善高胆固醇和心脏病的治疗，同时可能减少常用药物如他汀类药物的副作用。
探索微小蛋白质的关键技术
研究人员扎卡里·伯恩德森和基思·卡西迪因其在冷冻电子显微镜方面的专长而来到密苏里大学，该方法利用电子揭示生物组件的三维形状。
他们的专业知识，加上密苏里大学的重大进展——特别是在罗伊·布伦特下一代精准健康大楼的电子显微镜核心——使这项新发现成为可能。
“这些冷冻电子显微镜使我们能够观察到比大多数人所熟悉的传统显微镜更高分辨率的细节，” MU医学院的助理教授伯恩德森解释道。“我们现在不仅仅是在观察细胞的形状，而是可以检查单个蛋白质的形状，这些蛋白质显著小于典型细胞，从而导致了我们最近的发现。这项技术对科学进步的影响令人震惊，我们感激密苏里大学对我们研究的投资。”
在伯恩德森作为生物化学家利用令人印象深刻的冷冻电子显微镜揭示ApoB100的结构后，他的合著者卡西迪，艺术与科学学院的物理学家，使用人工智能与密苏里大学的先进超级计算机Hellbender的结合，获得了对该蛋白质更清晰的理解。
“胆固醇通常被负面看待，但它实际上在体内各种基本过程中发挥着至关重要的作用，比如激素的形成和细胞膜灵活性的维持，”生物物理学助理教授卡西迪表示。“通过将一种名为AlphaFold的人工智能神经网络与冷冻电子显微镜数据相结合，我们获得了ApoB100结构的更精细和高分辨率描述。理想情况下，这可能导致更有效的治疗，减少心脏病风险，同时不妨碍胆固醇在体内的必要功能。”
具有重大潜力的基础研究
根据伯恩德森的说法，这一发现不仅增强了我们对与脂肪和胆固醇代谢相关的基本过程的理解，还有可能导致对“坏”胆固醇测试和治疗策略的改进和更精确的措施。“目前测量胆固醇水平的方法往往缺乏特异性，”他指出。“在未来，如果我们能够准确测量一个人血液中ApoB100的数量，这将提供更好的心脏病风险评估。”
伯恩德森和卡西迪都与心脏病有个人联系，而心脏病仍然是全球主要死亡原因，使他们的研究尤为有意义。
“我们希望将我们现在正在进行的基础科学与未来可能提供的实际健康优势连接起来，”伯恩德森表示。“我们的研究有潜力改善公共健康，这使我们的工作极具成就感。”
