研究人员发现了一种强力蛋白质，它有助于加强大脑的信息传递系统。这一发现可能带来治疗多种疾病的新方法，这些疾病会干扰脑细胞之间的通信方式，包括阿尔茨海默病、帕金森病和头部创伤。
研究人员最近研究了脑蛋白cypin如何控制其他蛋白质在突触中的位置——突触是神经细胞之间传递信号的微小桥梁。由罗格斯大学新不伦瑞克分校教授邦妮·费尔斯滕领导的这项研究表明，cypin在使突触连接保持稳定和高效方面起着至关重要的作用，特别是在发育过程中甚至成年后。
Cypin长期以来一直是神经科学研究人员关注的蛋白质。但费尔斯滕的最新研究比以往研究更为深入。她的实验室发现，cypin有助于将特定的分子地址——K63-多聚泛素——标记到突触内的蛋白质上。
这些标记就像细胞上的地址标签，将蛋白质指引到正确的目的地，使神经元能够发送和接收信号。如果没有这种特定的靶向定位，脑细胞就无法相互交流，这会损害记忆、思维和整体大脑功能。
Cypin如何帮助塑造突触连接
您的神经元依靠高度协调的相互作用保持连接。它们使大脑能够存储信息、回忆事物，并理解您所看到、听到和感受到的内容。突触是这种通信的关键。它是一个微小的空间，信号在这里从一个神经元传递到下一个神经元。突触内的蛋白质控制这些信号的强弱。如果蛋白质位置错误或过快分解，信号就会减弱。
Cypin登场了。这种蛋白质帮助在突触处的其他蛋白质上添加K63-连接的多聚泛素链——一种分子标记。这些标记不是用于破坏（不像其他标记可能用于此目的）。相反，它们帮助将蛋白质指引到正确的位置，保持突触的组织性和顺畅运行。虽然K63-多聚泛素化在癌症生物学中已被研究，但它在神经系统中的作用此前未知。
费尔斯滕的实验室表明，cypin在突触的信号发送端和接收端都增强了这种标记过程。这导致关键突触蛋白质的更准确放置和稳定化。当脑细胞建立更强的突触时，它们能更有效和可靠地传递信号，巩固学习和记忆。
Cypin还控制蛋白质水平
该研究还检查了cypin与另一种称为蛋白酶体的蛋白质复合物的相互作用。蛋白酶体就像一个回收设施，在细胞内分解不必要的或受损的蛋白质。但如果分解过多，就会产生危害。大脑需要平衡的蛋白质周转量才能有效运作。
Cypin通过直接附着在蛋白酶体上来减缓分解过程。Cypin的量越大，被分解的蛋白质就越少。这导致突触处某些蛋白质的积聚，有效地帮助维持或增强神经元之间的通信。这种积聚并不有害——它似乎通过为神经元提供更多的信号发送工具，使突触更有效率。
这种平衡在神经退行性疾病中尤为重要。在阿尔茨海默病或帕金森病中，突触处的蛋白质会丢失或失调。费尔斯滕的研究表明，通过增强cypin功能，可能可以保存这些蛋白质并维持突触功能。
Cypin与UBE4A的关系
研究的第二个发现是另一种蛋白质UBE4A。它也是标记过程的一部分。费尔斯滕团队发现cypin增强了UBE4A的活性。通过这样做，cypin在整个标记系统中扩大了其影响范围，继续增强蛋白质在突触中的沉积和维持。
这表明cypin不是单独发挥作用的。它似乎是在更大的蛋白质相互作用系统中发挥作用。通过改善UBE4A活性，cypin增强了大脑调节其突触蛋白质的能力。这些协同效应对于治疗蛋白质定位被破坏的脑部疾病可能是一个重要的优势。
通往新治疗方法的道路
尽管研究仍处于初级阶段，费尔斯滕将这些发现描述为具有实际医学应用潜力。她和她的实验室已经在寻求"转化"研究——将实验室发现转化为临床疗法的努力。
"这项研究是我们所说的基础研究，"费尔斯滕说。"但最终它可以应用于现实世界的临床用途。也就是说，研究基于cypin的治疗方法如何可能恢复脑损伤患者的功能，或阻止侵蚀思维和记忆的疾病发展。"
这些可能性中最令人期待的是使用cypin来辅助突触可塑性。这是指突触根据活动强度变强或变弱的能力。突触可塑性是学习和适应的基础。阿尔茨海默病和各种其他疾病往往会降低这种灵活性，使大脑更难适应。由于cypin有助于维持突触的强度和位置，它也可能帮助恢复可塑性。
费尔斯滕的研究表明，增加cypin水平或提高其标记和保护蛋白质的能力，可以恢复或稳定功能失调的突触。这可能会改善创伤性脑损伤患者或神经退行性疾病早期患者的预后。
Cypin研究的下一步
虽然这一新发现揭示了cypin的工作方式，但许多问题仍然神秘。Cypin究竟是如何知道要靶向哪些蛋白质的？过度刺激cypin活性是否会有害？Cypin疗法能否添加到现有的阿尔茨海默病或帕金森病治疗中？
未来的科学家将研究这些问题。费尔斯滕和同事们计划研究cypin在完整脑组织中的作用，并观察它在疾病条件下的表现。他们将研究增强cypin对大脑的长期影响。
这项研究为创造从内部加强大脑通信系统的疗法提供了方案。如果cypin能够保持突触健康，它可能掌握着对抗认知能力下降和脑创伤的一个基本方面。
研究结果在线发表在《科学进展》杂志上。
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