大鼠下丘脑含异天冬氨酸的甘丙肽研究：衰老、疾病与神经肽修饰的新发现

为探究异天冬氨酸（IsoAsp）在短寿命神经肽甘丙肽（Gal）中的作用，研究人员开展相关研究，发现 IsoAsp 影响 Gal 纤维化，对理解相关疾病有重要意义。

　　

在生命的微观世界里，蛋白质和肽类就像精密的小机器，它们的任何细微变化都可能引发一系列连锁反应。蛋白质翻译后修饰（PTM）就是其中一种关键的变化方式，而异天冬氨酸（IsoAsp）残基作为一种自发的、与时间相关的 PTM，一直以来都备受关注。以往人们认为它主要影响长寿命蛋白质，在衰老过程中缓慢积累。但随着研究的深入，科学家们发现，这个 “传统认知” 似乎并不全面。

在神经科学领域，神经肽作为细胞间信号传递的重要分子，在许多生理过程中发挥着关键作用。甘丙肽（Gal）就是这样一种神经肽，它在小鼠的腹侧基底丘脑表达，与触须图谱的形成以及皮层下神经回路的布线密切相关。然而，此前对于 IsoAsp 在像 Gal 这样的短寿命神经内分泌肽中的存在情况，以及它可能带来的生理和病理影响，人们知之甚少。这就像在黑暗中摸索，虽然知道前方有重要的东西，但却看不清道路。为了填补这一知识空白，来自美国伊利诺伊大学化学系和贝克曼研究所的研究人员 Samuel Okyem、David H. Mast 等人开展了深入研究，相关成果发表在《Communications Chemistry》上。

研究人员采用了多种先进的技术方法来探索 IsoAsp 在 Gal 中的奥秘。其中，液相色谱 - 离子淌度质谱（LC - IMS - MS）技术发挥了关键作用，它就像一个 “微观探测器”，能够精确识别和分析复杂混合物中的各种成分。研究人员利用该技术在大鼠下丘脑提取物中发现了 Gal 的异构体。同时，蛋白质 L - 异天冬氨酰甲基转移酶（PIMT）和内蛋白酶 AspN 也被用于验证和定位 IsoAsp 残基。此外，体外异构化实验、硫代黄素 T（Thio T）淀粉样蛋白结合试验以及透射电子显微镜（TEM）分析等技术，从不同角度揭示了 IsoAsp 对 Gal 的影响。

研究结果令人眼前一亮。首先，通过 LC - IMS - MS 技术，研究人员在大鼠下丘脑提取物中成功鉴定出 IsoAsp - Gal。他们发现，成熟的 Gal 中有 20 ± 2% 含有 L - IsoAsp 残基，且该残基位于 D17 位点。这一发现就像在黑暗中点亮了一盏灯，让人们对 Gal 的修饰有了新的认识。

接着，体外异构化研究表明，在模拟神经肽储存环境的弱酸性条件下，Gal 中的天冬氨酸可以在 48 小时内快速异构化为 IsoAsp。这与传统观念中 IsoAsp 形成缓慢的认知形成了鲜明对比，说明 Gal 的结构和环境因素对异构化速率有着重要影响。

在 IsoAsp 对 Gal 淀粉样纤维形成的影响方面，研究发现，IsoAsp 修饰对于 Gal 纤维化至关重要。在有肝素存在的情况下，D17IsoAsp - Gal 的 Thio T 荧光强度显著高于未修饰的 Gal，而且即使没有肝素，D17IsoAsp - Gal 也能形成淀粉样纤维，而未修饰的 Gal 则不能。TEM 图像显示，IsoAsp - Gal 形成的纤维在形态上与未修饰的 Gal 有明显差异，且更厚、更密集。这表明 IsoAsp 可能通过改变 Gal 的构象，促进其 β - 折叠结构的形成，从而加速纤维化过程。

PIMT 对 Gal 纤维化的影响也不容忽视。研究表明，PIMT 可以通过减少参与纤维化的 IsoAsp - Gal 的数量，降低 Gal 淀粉样纤维的形成速率，抑制由肝素诱导的 Gal 纤维形成。这意味着 PIMT 在调节 Gal 的纤维化过程中起着关键的 “刹车” 作用。

研究结论和讨论部分进一步强调了这些发现的重要意义。研究人员通过多种技术手段，不仅确定了 Gal 中 IsoAsp 的存在和位点，还揭示了其对 Gal 纤维化的关键作用以及 PIMT 的调节机制。这一研究成果为理解蛋白质翻译后修饰在神经肽中的作用提供了新的视角，也为相关疾病的研究提供了重要线索。

由于 Gal 和 PIMT 与阿尔茨海默病等多种疾病相关，该研究提示，IsoAsp - Gal 水平可能显著影响阿尔茨海默病患者基底前脑和其他脑区的 Gal 纤维水平。这为解释相关疾病的发病机制提供了新的方向，未来或许可以通过调节 IsoAsp - Gal 的水平或 PIMT 的活性，来开发针对这些疾病的新型治疗策略。同时，研究还指出，需要进一步研究人类 Gal 中的天冬氨酸异构化过程，以深入了解其生理效应和对疾病进展的潜在影响。这一研究就像一把钥匙，为我们打开了一扇通往神经肽修饰与疾病关系研究的新大门，让我们对生命的奥秘有了更深入的认识。