Nature:与心脏病相关的载脂蛋白结构密码

【字体: 时间:2025年02月05日 来源:Nature

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  低密度脂蛋白(LDL)——通常被称为坏胆固醇——长期以来一直是科学家关注的焦点,因为它是导致心脏病的主要因素。

  

低密度脂蛋白(LDL)——通常被称为坏胆固醇——长期以来一直是科学家关注的焦点,因为它是导致心脏病的主要因素。但这些微观的麻烦制造者将它们的内部运作方式隐藏在错综复杂的迷宫后面。直到现在。

在《Nature》杂志上发表的一项新研究中,密苏里大学的研究人员首次揭示了人体最重要但最复杂的蛋白质之一——ApoB100的具体形状和结构。研究人员发现,这种蛋白质就像一种分子外骨骼,包裹着低密度脂蛋白颗粒,允许它们在血液中穿行。

这一发现可能有一天会导致针对低密度脂蛋白的新药的设计,为高胆固醇和心脏病提供更精确的治疗方法,并有可能减少他汀类药物等广泛处方药物的副作用。

微观蛋白质的主要工具

因为对低温电子显微镜(一种利用电子来确定生物分子三维结构的技术)的了解,研究人员Zachary Berndsen和Keith Cassidy被招募到Mizzou。

这些专业知识,加上密苏里大学在基础设施方面的重大投资,特别是在罗伊·布朗特NextGen精密医疗大楼的电子显微镜核心方面的投资,使他们的最新发现成为可能。MU医学院助理教授Zachary Berndsen 说:“这些低温电子显微镜使我们能够以比我们大多数人熟悉的传统显微镜更高的分辨率看到东西。例如,这些工具不仅能看到细胞的形状,还能让我们看到单个蛋白质的形状,这些蛋白质比典型细胞小几千倍,这就是我们最近的发现。这项技术对科学进步的意义是令人难以置信的,我们感谢密苏里大学对我们和我们的研究的投资。”

生物化学家Berndsen使用近两层楼高的低温电子显微镜发现了ApoB100的结构,之后,他的合著者、艺术与科学学院的物理学家Cassidy利用人工智能和密苏里州立大学的高性能超级计算机Hellbender的组合,绘制了一幅更详细的蛋白质图像,这种超级计算机使研究人员能够以创纪录的速度处理大量数据。

生物物理学助理教授Cassidy 说:“我们通常认为胆固醇是纯粹有害的,但总的来说,它实际上是一种非常有用和有益的分子,参与了全身许多重要的过程,比如分泌激素和维持细胞膜流动性。通过将一个名为AlphaFold的人工智能神经网络与低温电子显微镜图像相结合,我们能够获得更详细、更高分辨率的ApoB100结构图像。理想情况下,这可以导致更有针对性的治疗,在不干扰胆固醇给全身带来的所有好处的情况下,降低心脏病相关风险。”

基础科学,大局观影响

Berndsen说,这一发现不仅有助于研究人员更好地了解脂肪和胆固醇代谢的基本方面,而且还可能导致对“坏”胆固醇的更好、更具体的测试和治疗的发展。

他说:“目前最常用的检测胆固醇水平的方法并不是很具体。展望未来,如果我们能检测出你血液中有多少个ApoB100拷贝,那将是一个更准确的心脏病风险指标。”

Berndsen和Cassidy 都有心脏病的家族史——这是世界上导致死亡的主要原因。

Berndsen说:“我们正在努力弥合我们现在所做的基础科学与未来应用健康效益之间的差距。我们的工作有益于公众的健康,所以我们所做的工作非常值得。”

The structure of apolipoprotein B100 from human low-density lipoprotein


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