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PLoS Comput Biol:藻类产生的环境毒素会导致ALS的发生

来源:本站原创 2019-09-19 05:16

2019年9月18日 讯/生物谷BIOON/ --在最近的一项研究中,来自宾夕法尼亚州立大学医学院的研究人员通过计算机模拟的手段解释了藻类产生的环境毒素可能导致神经退行性疾病的发生。

相关结果发表在《PLOS Computational Biology》杂志上。

研究人员调查了一种名为β-甲氨基-L-丙氨酸(BMAA)的环境毒素,在饮食中富含该类毒素的人群中,ALS的发生几率显著增高。


(图片来源:Www.pixabay.com)

这种毒素由海洋中蓝藻产生,并且会通过食物链传递在鲨鱼,贝类等海洋生物钟中积累,因此,日常饮食中依赖上述海洋生物的人群可能面临风险。

神经外科助理教授Elizabeth Proctor和药理学教授Nikolay Dokholyan使用计算机模型分析了毒素接触可能导致ALS等疾病的发生与发展。

据研究人员称,当BMAA通过影响一种叫做“铜锌超氧化物歧化酶(SOD1)“的蛋白质活性,从而会产生神经元毒性。

“我们的结果表明需要进一步研究ALS患者的SOD1活性特征与作用机理 ,如果我们能够确定疾病发生和发展过程中的分子机制,它可能有助于提高ALS患者的治疗与预防效果。”

在该研究中,作者认为BMAA会使蛋白质SOD1折叠成对神经元有毒的形式。

众所周知,氨基酸“成分”的轻微变化可能导致蛋白质无法按照预期的方式发挥作用。Proctor称,如果运动神经元中存在足够的BMAA,则可能将其误认为具结构相似的L-丝氨酸。

根据研究人员的研究,超过150个SOD1突变与ALS有关,但根据该研究的共同作者,药理学教授Nikolay Dokholyan的说法,这些突变的结构变化不足以影响蛋白质的稳定性。“与大多数正常蛋白质相比,SOD1具有更高的稳定性,” Dokholyan说。“虽然这种蛋白质中的许多突变与ALS有关,但其结构的改变不足以导致严重的不稳定。”

丝氨酸在SOD1的“配方”中出现十次之多。研究人员使用由Dokholyan开发的计算机程序,通过用BMAA随机代替SOD1中的丝氨酸来测试他们的理论。他们观察到,BMAA的掺入会对蛋白质的结构和稳定性产生不利影响并导致其折叠的发生。

研究人员表示,研究患者SOD1修饰模式可能有助于开发针对ALS的潜在干预措施。例如进行L-丝氨酸补充等。(生物谷Bioon.com)

资讯出处: Environmental toxin produced by algae may lead to ALS

原始出处:Elizabeth A. Proctor, David D. Mowrey, Nikolay V. Dokholyan. β-Methylamino-L-alanine substitution of serine in SOD1 suggests a direct role in ALS etiology. PLOS Computational Biology, 2019; 15 (7): e1007225 DOI: 10.1371/journal.pcbi.1007225
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