藻類產生的環境毒素會導致ALS的發生

在最近的一項研究中，來自賓夕法尼亞州立大學醫學院的研究人員通過計算機模擬的手段解釋了藻類產生的環境毒素可能導致神經退行性疾病的發生。

相關結果發表在《PLOS Computational Biology》雜志上。

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

這種毒素由海洋中藍藻產生，并且會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險。

神經外科助理教授Elizabeth Proctor和藥理學教授Nikolay Dokholyan使用計算機模型分析了毒素接觸可能導致ALS等疾病的發生與發展。

據研究人員稱，當BMAA通過影響一種叫做“銅鋅超氧化物歧化酶（SOD1）“的蛋白質活性，從而會產生神經元毒性。

“我們的結果表明需要進一步研究ALS患者的SOD1活性特征與作用機理 ，如果我們能夠確定疾病發生和發展過程中的分子機制，它可能有助于提高ALS患者的治療與預防效果。”

在該研究中，作者認為BMAA會使蛋白質SOD1折疊成對神經元有毒的形式。

眾所周知，氨基酸“成分”的輕微變化可能導致蛋白質無法按照預期的方式發揮作用。Proctor稱，如果運動神經元中存在足夠的BMAA，則可能將其誤認為具結構相似的L-絲氨酸。

根據研究人員的研究，超過150個SOD1突變與ALS有關，但根據該研究的共同作者，藥理學教授Nikolay Dokholyan的說法，這些突變的結構變化不足以影響蛋白質的穩定性。“與大多數正常蛋白質相比，SOD1具有更高的穩定性，” Dokholyan說。“雖然這種蛋白質中的許多突變與ALS有關，但其結構的改變不足以導致嚴重的不穩定。”

絲氨酸在SOD1的“配方”中出現十次之多。研究人員使用由Dokholyan開發的計算機程序，通過用BMAA隨機代替SOD1中的絲氨酸來測試他們的理論。他們觀察到，BMAA的摻入會對蛋白質的結構和穩定性產生不利影響并導致其折疊的發生。

研究人員表示，研究患者SOD1修飾模式可能有助于開發針對ALS的潛在干預措施。例如進行L-絲氨酸補充等。