L-精氨酸有助於蛋白質液滴保持穩定，並防止與阿爾茨海默病相關的纖維形成。這一過程發生在液滴表麵，因此可能成為一種潛在的治療靶點。
在活細胞內，微小的液滴默默地維持著重要的生理過程。但在阿爾茨海默病等疾病中，這些動態結構會發生危險的轉變，硬化成纖維狀的原纖維，從而擾亂神經元的內部運作。
這種轉變會破壞一些關鍵功能，包括穩定負責在細胞內運輸重要物質的微管。目前的挑戰在於，如何在不影響液滴正常活動的情況下，找到阻止這種有害轉變的方法。
布法羅大學的生物物理學家報告了一種潛在的解決方案，該方案涉及一種天然存在於細胞中的小分子。他們在《自然通訊》雜誌上發表的一項研究中發現，代謝物L-精氨酸可以提高蛋白質液滴的穩定性。它有助於防止蛋白質液滴轉化為原纖維，同時保持其穩定和構建微管的能力。
L-精氨酸穩定液滴並防止纖維化
研究結果為識別能夠阻止原纖維形成而不損害液滴功能的小分子提供了原理驗證。
“這些研究結果表明，蛋白質液滴的形成和原纖維的形成是兩個可分離的過程，其中一個過程可以被阻止，而不會幹擾另一個過程，”該研究的通訊作者、布法羅大學物理係教授 Priya Banerjee 博士說。
班納吉研究的是由蛋白質、RNA和DNA構成的液滴。這些被稱為生物分子凝聚體的結構對正常的細胞活動至關重要，但在許多神經退行性疾病和癌症中會表現出異常行為。
其中一種蛋白質，Tau蛋白，會形成液滴，這些液滴可以緩慢轉化為稱為澱粉樣蛋白的纖維。這些Tau蛋白纖維是阿爾茨海默病的標誌性特征。與積聚在神經元外部的β-澱粉樣蛋白斑塊不同，Tau蛋白纖維會在神經元內部積聚。
Tau蛋白和表麵纖維生長
在這項研究中，Banerjee 的團隊采用自下而上的生物工程方法，利用工程化的 Tau 蛋白來複製這些液滴的形成以及逐漸變成原纖維的過程。
他們的模型顯示，原纖維是從液滴表麵開始形成的，而不是在整個結構中形成。
“這意味著在纖維形成過程中，液滴內部仍然保持液態並具有功能性，因此可以在阻止表麵纖維形成的同時保持液滴的完整性，”第一作者、Banerjee 實驗室的博士生 Tharun Selvam Mahendran 說。
阿爾茨海默病療法的潛在途徑
研究人員隨後在體係中引入了已知能減少蛋白質聚集的L-精氨酸。液滴保持液態的時間更長，纖維形成減少，並且液滴繼續組裝成微管。
班納吉說：“健康細胞可能已經在利用像L-精氨酸這樣的小分子來穩定液滴，防止它們產生毒性。因此，像L-精氨酸這樣的分子可能有助於指導開發針對阿爾茨海默病中纖維形成靶點的療法。”
