超越蛋白质存在：内吞动力学的作用
由加泰罗尼亚生物工程研究所（IBEC）领导、巴塞罗那生物医学研究所（IRB Barcelona）蛋白质组学平台合作的一项突破性研究，揭示了定义血脑屏障（BBB）功能的关键机制。该研究发表在《iScience》上，表明脑内皮细胞拥有独特的“内吞谱”，描述了蛋白质被内化、循环或降解的速度。这一特性被称为内吞周转率（ETOR），是BBB特化的关键驱动因素，并在炎症条件下被破坏。
“通过结合细胞生物学、蛋白质组学、生物信息学和数学的合作，我们探究了血脑屏障特化是否不仅源于其表达的蛋白质，还源于其如何使用这些蛋白质，”IBEC分子仿生学组高级研究员、研究负责人Daniel Gonzalez-Carter说。“这些发现可能有助于确定恢复神经血管健康的新治疗策略，”IBEC ICREA研究教授、分子仿生学组首席研究员、研究合著者Giuseppe Battaglia补充道。
理解血脑屏障的选择性门控
血脑屏障是一个高度选择性的界面，保护大脑的同时允许必需营养物质和信号通过。传统上，其功能通过内皮细胞表面蛋白质的身份和丰度来解释。然而，这些蛋白质的动态调控——即所谓的ETOR谱——是否有助于脑内皮细胞的独特特性尚不清楚。也不知道这种动态调控在疾病中是否会以影响BBB的方式发生变化。
利用先进的蛋白质组学，团队追踪了来自大脑和其他组织的大鼠内皮细胞中近1000种膜蛋白随时间的行为。他们发现，与外周内皮细胞相比，脑内皮细胞表现出独特的ETOR，特定蛋白质以不同速率周转。这种动态行为不仅仅是蛋白质表达水平的结果，而是代表了一个独立层次的调控，精细调节屏障功能。
对炎症状况和治疗的启示
该研究还证明，炎症条件会破坏脑内皮细胞的ETOR谱，导致蛋白质动力学改变，可能损害BBB完整性。这一发现表明，恢复正常的ETOR可能是神经炎症疾病的治疗靶点。“这些发现可能有助于确定恢复神经血管健康的新治疗策略，”Battaglia强调。
研究团队结合细胞生物学、蛋白质组学、生物信息学和数学建模来分析内吞周转率。通过追踪膜蛋白随时间的行为，他们可以量化每个蛋白质在被内化并循环或降解之前，在细胞表面保持活性的时间。这种方法揭示了BBB的特化不仅源于其表达的蛋白质，还源于其动态使用它们的方式。
未来方向与更广泛影响
这项研究为理解血脑屏障如何维持其选择性通透性以及如何在疾病中失效开辟了新途径。ETOR概念可应用于其他生物屏障，并可能导致利用内皮细胞动态特性的新型药物递送策略。正如Gonzalez-Carter所指出的，跨学科合作是揭示这一机制的关键，未来工作将探索ETOR在特定神经系统疾病中的变化。
通过关注蛋白质的动态行为而非静态表达水平，该研究提供了对细胞功能更细致的视角。这种范式转变可能影响科学家研究全身其他特化细胞类型和屏障的方式。
本文基于Medical Xpress的报道。阅读原文。
Originally published on medicalxpress.com
