2019年8月21日

蛋白质转运的发现可能有助于确定治疗眼病的新策略

许多形式的视力下降都源于一个共同的原因:眼睛和大脑之间的交流受损。所有眼脑交流的根源是视网膜神经细胞产生的数百种蛋白质。

斯克里普斯研究所的一项新研究发表在本月的《细胞的报道，对这些蛋白质进行了前所未有的详细研究，并提供了令人惊讶的新见解视觉信号分布在大脑的不同区域。研究结果是了解并最终治疗青光眼、多发性硬化症甚至创伤导致的视力丧失的重要第一步。超过330万40岁及以上的美国人在法律上要么失明，要么已经失明视觉障碍根据美国疾病控制与预防中心的说法，这是目前的干预措施无法纠正的。

“蛋白质通常是药物的靶点——因此，如果你想设计一种有助于眼睛和大脑之间交流的药物，知道这些药物的靶点是什么蛋白质是有帮助的，”斯克里普斯研究所神经科学系的联合主席、领导该研究项目的霍利斯·克莱恩博士说。“这种类型的研究以前是不可能的，因为不可能看到这些蛋白质是如何在大脑中移动的。当时技术还不存在。”

为了创造这项技术，克莱恩的实验室与约翰·耶茨三世博士的实验室密切合作。约翰·耶茨三世博士是斯克里普斯研究所的化学家，他开创了使用一种被称为质谱分析的分析技术来研究蛋白质及其功能的新方法。使用这种经过数年开发的新方法，cline的团队能够“标记”出大约1000种起源于眼睛视网膜神经节细胞的不同类型的蛋白质，然后观察它们在老鼠的活大脑中是如何以及在哪里移动的。就像在人类的大脑中一样，这些蛋白质是通过神经轴突运输的，这是一种长长的线状神经纤维，从眼睛通过视神经延伸到大脑。

“大脑是一个非常复杂的结构的集合，很难把每一个组成部分分开并单独研究，”卢西奥·斯基亚帕雷利博士说，他是克莱恩实验室的神经科学家，也是这项研究的主要作者。“我们的方法允许我们以一种以前没有研究过的方式检查视觉系统，这样我们就可以独立地观察分子，并分析它们的生物化学。”

在进行这项研究时，克莱恩说她很好奇类似类型的蛋白质是否会到达大脑中不同的目标。视网膜将蛋白质投射到中枢神经系统的30多个不同区域，但在这项研究中，她的团队选择评估两个主要目标:上丘(分析视野中的运动，控制目标导向的头部和眼部运动)和外侧膝状核(分析我们看到的物体的形状，并将信息发送到更高的大脑区域，视觉皮层)。

虽然之前的研究发现了视网膜中产生的各种蛋白质，但这些蛋白质的最终目的地在很大程度上是未知的。视神经是研究的一个特别重要的焦点，因为它与许多毁灭性的眼病有关。

克莱恩说:“我们从一开始就惊讶地发现，在视神经轴突中发现了蛋白质，而之前所有人都认为这种蛋白质只在眼睛中起作用。”“这些蛋白质通常在细胞核中，但我们发现它们在远离细胞核的地方，参与某种形式的交流。”

克莱恩说，这一发现已经推动了关于这些蛋白质如何影响健康和疾病的新研究。因为这种类型的神经元蛋白存在于身体的其他部位，它可能在其他神经细胞交流障碍中发挥作用，如腓骨肌萎缩症。

的视神经是从眼睛到大脑的信息高速公路，将信号发送到不同的目的地。但研究小组发现，类似的蛋白质并不总是有共同的目的地。相反，许多蛋白质优先转移到一个蛋白质上大脑有些被送往所有研究地区。