马拉松分子将加速新型神经药物的竞争

沃里克大学的科学家发现了一种新的过程，该过程将最快的分子马达置于像马拉松一样的神经元中。

该发现现已发表在《自然通讯》上，为某些神经系统疾病的新疗法铺平了道路。

这项研究的重点是KIF1C：一种基于蛋白质的微小分子电动机，它沿着神经元内的微小管状轨道(称为微管)运动。电机将化学能转换为机械能，用于沿微管轨道运输各种货物，这对于维持适当的神经功能是必不可少的。

神经元是构成我们神经系统基础的细胞，具有在大脑，脊髓和身体其他部位之间传递信号的重要功能。它们由躯体，树突和轴突组成，轴突是细胞的长投射物，将信号传输到其他神经元。

分子电动机必须处于非活动状态并停放，直到将其货物装载到它们上为止。神经元是一种异常长的神经细胞(最多3英尺)，由于马拉松距离，这些微小的分子马达需要继续运转直到它们的货物最终交付为止。

货物运输不足是造成某些使人衰弱的神经系统疾病的关键原因。有故障的KIF1C分子马达引起遗传性痉挛性截瘫，全世界估计有135,000人受到影响。其他研究也发现了缺陷分子运动与神经系统疾病之间的联系，例如阿尔茨海默氏病和痴呆症。

研究表明，在不装载货物的情况下，KIF1C如何通过折叠自身而防止自身附着在微管轨道上。科学家还鉴定了两种蛋白质：PTNPN21和Hook3，它们可以附着在KIF1C分子马达上。这些蛋白质会展开KIF1C，使其活化，并使马达附着并沿着微管轨道运行，就像在马拉松比赛中发射起手枪一样。

新发现的KIF1C激活剂可能会刺激遗传性痉挛性截瘫患者的缺陷神经细胞内的货物运输，该小组目前正在探索这种可能性。

Warwick医学院的Anne Straube博士在评论这项研究的未来影响时说：“如果我们了解如何关闭和打开电动机，我们也许能够设计出性能有所改变的蜂窝运输机器。这些可能会转移到有缺陷细胞转运的患者中，以弥补缺陷。或者，它们可以利用其浓缩酶或化学试剂的能力，用于纳米技术来构建新材料。我们还研究了带有患者突变的电机的特性，以了解它们为什么运行不佳。

“对于电动机的调节方式，我们仍然知之甚少。在人类细胞中表达了45种驱动蛋白，但是我们只知道如何激活其中的少数几个。KIF1C是神经元中速度最快的电动机，也是用途最广的电动机-它可以将货物有效地传递到神经元的所有过程中，而不仅仅是轴突。”

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