▎药明康德内容团队编辑
帕金森病最典型的症状之一是肌肉震颤，但早在肌肉震颤发作之前，大脑中已经出现疾病迹象，例如α-突触核蛋白在大脑中异常聚集。α-突触核蛋白的聚集导致神经细胞逐渐死亡，被认为在帕金森病病理学中起到了关键作用。
▲帕金森病是仅次于阿尔茨海默病的第二常见的神经退行性疾病，影响着数百万人的健康（图片来源：123RF）
以往的研究显示，过度暴露于某些生物金属可能会引发或加速帕金森病。例如，检查帕金森病患者死后的脑脊液，显示铜离子浓度水平升高，提示这种常见的金属离子可能在帕金森病的发病或进展中起作用。
近期，来自瑞士联邦材料科学与技术研究所（EMPA）与爱尔兰利莫瑞克大学（University of Limerick）的科学家们通过原子力显微镜和分子动力学模拟，以纳米级的精度，清楚地展示了人脑中的α-突触核蛋白在接触大量铜离子时，会加速形成异常的环状结构。
研究人员指出，这些发现为生物金属在神经退行性疾病发展过程中的作用提供了新线索，并且可以为改善该疾病的早期发现和治疗提供机会。
▲论文发表于ACS Chemical Neuroscience
原子力显微镜拍摄的图像显示，当α-突触核蛋白溶解于不含有铜离子的溶液中时，这些可溶性蛋白在十天时间里会慢慢形成不溶性的丝状结构，最终聚集成致密的原纤维网络。
然而，当蛋白质溶液中加入大量铜离子后，短短几个小时，试管中就出现了无铜溶液中没有的结构：约为7纳米的环形蛋白质，也就是所谓的寡聚体。而过去的研究已显示，这种环形寡聚体对细胞有着明显的破坏作用。此外，更长的纤维状结构也比在无铜溶液中出现得更早。
▲原子力显微镜拍摄的图像显示，原纤维形式的α-突触核蛋白（左）在铜离子溶液中形成了异常的环状结构（图片来源：参考资料[2]；Credit: EMPA）
“一方面，高浓度铜似乎加速了聚集过程，”负责这项研究的Peter Nirmalraj教授说，另一方面，不寻常的环状蛋白质结构在铜离子的影响下发展更快，标志着病理过程的开始，或者可以说是启动了病理过程。
研究人员指出，这些环状蛋白寡聚体标志着蛋白质异常转变的最初阶段，因此可以将作为靶标开发新疗法，还可以作为早期检测和监测神经退行性疾病进展的生物标记物。
参考资料：
[1] Olena Synhaivska et al., (2022) Single-Particle Resolution of Copper-Associated Annular α-Synuclein Oligomers Reveals Potential Therapeutic Targets of Neurodegeneration. ACS Chem. Neurosci.
[2] Copper leads to protein aggregation in Parkinson's disease. Retrieved July 11, 2022 from https://medicalxpress.com/news/2022-07-copper-protein-aggregation-parkinson-disease.html
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