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为解决现有蛋白聚集标记物的局限性问题，研究人员开展了关于真核细胞质蛋白聚集新型报告基因 iPAR（inducible Protein Aggregation Reporter）的研究。结果显示 iPAR 可定量研究胞质聚集体动力学等，为研究相关疾病提供新可能，推动了蛋白聚集研究的发展。
在细胞的微观世界里，蛋白质就像一群忙碌的 “小工匠”，有条不紊地执行着各种任务，维持细胞的正常运转。然而，当细胞受到生理压力、衰老等因素影响时，蛋白质的 “秩序” 会被打乱，出现错误折叠并聚集在一起。这些聚集的蛋白质就像细胞里的 “捣乱分子”，会干扰细胞的正常生理功能，严重时还会导致细胞死亡。在众多与蛋白质聚集相关的疾病中，神经退行性疾病尤为突出，比如帕金森病和阿尔茨海默病，它们给患者和家庭带来了沉重的负担。但目前，人们对于细胞内蛋白质聚集体的形成、分布和清除机制还没有完全弄清楚，这就像在黑暗中摸索，找不到前进的方向。
为了揭开蛋白质聚集的神秘面纱，英国约克大学（University of York）的研究人员开展了一项重要研究。他们致力于开发一种新的方法，用于更精准地研究蛋白质聚集现象。研究成果发表在《BMC Methods》杂志上。
研究人员在此次研究中用到的关键技术方法主要有：利用荧光显微镜技术，包括共聚焦显微镜和 Slimfield 显微镜，对细胞内的蛋白质聚集情况进行观察和分析；采用图像分析技术，通过 ImageJ/Fiji 软件和自行开发的 SegSpot 宏，对显微镜获取的数据进行处理，提取荧光强度等关键信息；运用分子生物学技术构建质粒，实现对 iPAR 融合构建体的表达调控 。
下面来看具体的研究结果：
- 构建可诱导的单体标记：研究人员将 ΔssCPY与单体荧光蛋白标签融合，并由铜诱导的 CUP1 启动子控制表达，构建出 iPAR。实验发现，100 μM 硫酸铜可快速诱导 iPAR 表达，2 h 诱导时间能产生足够的蛋白聚集体用于后续分析。热休克实验表明，37°C 和 42°C 会诱导聚集体形成，但 42°C 会导致细胞生理表型受损，因此选择 2 h 铜诱导加 1 h 37°C 热激作为标准实验方案。此外，还构建了 iPAR 的变体，如 CUP1-ΔssCPY-mNeonGreen 和 CUP1-ΔssCPY*-mScarlet-I，它们也能形成诱导型聚集体。
- 细胞质聚集体的时空定位：通过对母细胞和子细胞的分析，发现母细胞中的聚集体平均焦点面积和荧光强度均大于子细胞。进一步研究发现，iPAR 标记的聚集体会定位于细胞核和液泡附近，分别有大约 44% 和 68% 的聚集体与液泡和细胞核共定位。在细胞分裂过程中，液泡和细胞核会遗传给子细胞，而蛋白聚集体则保留在母细胞中，这表明细胞分裂过程中母细胞和子细胞之间存在扩散屏障。
- 利用 iPAR 和 Slimfield 定量分析聚集体：利用 Slimfield 显微镜对活细胞进行分析，发现高渗应激条件下聚集体的化学计量增加，1 M NaCl 处理后聚集体中 iPAR 分子数量增加了 85%，1.5 M 山梨醇处理后增加了 38% ，同时聚集体的扩散系数降低，表明其在高渗环境中的移动性减弱。
研究结论和讨论部分指出，iPAR 是一种改进的用于定量研究酿酒酵母细胞质蛋白聚集的报告基因。它通过更换启动子和引入单体荧光标签，能够更精确地控制蛋白表达，减少荧光标签对聚集过程的干扰。与传统的热休克蛋白生物标志物相比，iPAR 为研究应激相关的蛋白聚集动态提供了更好的选择。
然而，iPAR 也存在一些局限性。例如，mEGFP 存在成熟时间，可能限制某些需要即时成像的实验；聚集体中 ΔssCPY*-mEGFP 的化学计量测量可能低于真实值。尽管如此，iPAR 在研究蛋白质聚集方面仍具有巨大潜力。它可以与 Slimfield 显微镜等先进技术结合，深入研究不同应激因素对蛋白质聚集的影响，为理解蛋白质聚集相关疾病的发病机制提供重要线索。
未来，研究人员可以进一步优化 iPAR 系统，探索其在其他真核模型系统中的应用，为解决蛋白质聚集相关的健康问题提供新的思路和方法。相信随着研究的不断深入，iPAR 将在生命科学和健康医学领域发挥更大的作用，为人类健康带来新的希望。
