藻類產(chǎn)生的環(huán)境毒素會(huì)導(dǎo)致ALS的發(fā)生

在最近的一項(xiàng)研究中，來自賓夕法尼亞州立大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員通過計(jì)算機(jī)模擬的手段解釋了藻類產(chǎn)生的環(huán)境毒素可能導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生。

相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《PLOS Computational Biology》雜志上。

研究人員調(diào)查了一種名為β-甲氨基-L-丙氨酸（BMAA）的環(huán)境毒素，在飲食中富含該類毒素的人群中，ALS的發(fā)生幾率顯著增高。

這種毒素由海洋中藍(lán)藻產(chǎn)生，并且會(huì)通過食物鏈傳遞在鯊魚，貝類等海洋生物鐘中積累，因此，日常飲食中依賴上述海洋生物的人群可能面臨風(fēng)險(xiǎn)。

神經(jīng)外科助理教授Elizabeth Proctor和藥理學(xué)教授Nikolay Dokholyan使用計(jì)算機(jī)模型分析了毒素接觸可能導(dǎo)致ALS等疾病的發(fā)生與發(fā)展。

據(jù)研究人員稱，當(dāng)BMAA通過影響一種叫做“銅鋅超氧化物歧化酶（SOD1）“的蛋白質(zhì)活性，從而會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)元毒性。

“我們的結(jié)果表明需要進(jìn)一步研究ALS患者的SOD1活性特征與作用機(jī)理 ，如果我們能夠確定疾病發(fā)生和發(fā)展過程中的分子機(jī)制，它可能有助于提高ALS患者的治療與預(yù)防效果。”

在該研究中，作者認(rèn)為BMAA會(huì)使蛋白質(zhì)SOD1折疊成對(duì)神經(jīng)元有毒的形式。

眾所周知，氨基酸“成分”的輕微變化可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)無法按照預(yù)期的方式發(fā)揮作用。Proctor稱，如果運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中存在足夠的BMAA，則可能將其誤認(rèn)為具結(jié)構(gòu)相似的L-絲氨酸。

根據(jù)研究人員的研究，超過150個(gè)SOD1突變與ALS有關(guān)，但根據(jù)該研究的共同作者，藥理學(xué)教授Nikolay Dokholyan的說法，這些突變的結(jié)構(gòu)變化不足以影響蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。“與大多數(shù)正常蛋白質(zhì)相比，SOD1具有更高的穩(wěn)定性，” Dokholyan說。“雖然這種蛋白質(zhì)中的許多突變與ALS有關(guān)，但其結(jié)構(gòu)的改變不足以導(dǎo)致嚴(yán)重的不穩(wěn)定。”

絲氨酸在SOD1的“配方”中出現(xiàn)十次之多。研究人員使用由Dokholyan開發(fā)的計(jì)算機(jī)程序，通過用BMAA隨機(jī)代替SOD1中的絲氨酸來測(cè)試他們的理論。他們觀察到，BMAA的摻入會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響并導(dǎo)致其折疊的發(fā)生。

研究人員表示，研究患者SOD1修飾模式可能有助于開發(fā)針對(duì)ALS的潛在干預(yù)措施。例如進(jìn)行L-絲氨酸補(bǔ)充等。