蜘蛛丝或揭示痴呆症“解药”
发布时间：2023-06-12 21:07:35
来源：参考消息
参考消息网6月12日报道据澳大利亚“对话”网站6月9日报道，我们真应该羡慕蜘蛛。想象一下自己可以像它们那样吐丝，然后从一个地方荡到另一个地方，而且这条丝像钢丝一样牢固，在蜘蛛需要休息的时候还可以结成一张舒适的吊床。
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蜘蛛丝有着许多令人惊叹的特点，难怪科学家几十年来一直试图破解它的秘密。
如果科学家能够了解并重建蜘蛛吐丝的过程，就有可能制造人造蜘蛛丝，用于医学用途。比如，人造蜘蛛丝可以帮助重建那些连接大脑和四肢的神经，还能将药物分子直接送入需要接受治疗的细胞里。
蜘蛛丝由蜘蛛丝蛋白构成，这种蛋白储存在蜘蛛腹部的丝腺体中。蜘蛛丝蛋白分为几种，用于制造不同种类的蜘蛛丝。在形成蜘蛛丝之前，蜘蛛丝蛋白以液体形式存在。
但科学家一直没能破解的问题是，蜘蛛是如何将这些蜘蛛丝蛋白液滴变成丝的。
2017年，科学家通过模拟蜘蛛丝腺体制造出合成丝，但仍然不知道蜘蛛体内的制丝过程。现在科学家知道，先使蜘蛛丝蛋白形成液滴，可令其转变为纤维的过程加速。
令人意想不到的是，有关阿尔茨海默病(痴呆症的常见形式)和帕金森病的研究为搞清蛋白液滴与纤维间的联系提供了一个重要线索。这两种疾病涉及的蛋白——tau蛋白和α-突触核蛋白——都可以在人体细胞内形成微小的油状液滴。
tau蛋白是一种有助于稳定大脑神经细胞内部结构的蛋白质。这种内部结构的形状类似管子，营养元素和其他基本物质可以穿过这根管子抵达神经细胞的不同部分。
在阿尔茨海默病患者的大脑中，一种变异的tau蛋白逐渐增多，并附着在正常的tau蛋白上，形成“tau蛋白团”。
α-突触核蛋白大量存在于能产生多巴胺的神经细胞中。帕金森病与这种蛋白出问题有关。
当这两种蛋白中的任何一种像煮熟的意大利面那样相互缠绕时，就会在人体内形成油状液滴。起初，这些蛋白还具有弹性，就像蜘蛛丝蛋白液滴一样。
但是，如果蛋白一直纠缠在一起，它们的形状就会发生改变，进而变成坚韧的纤维，这对人体细胞是有害的。在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中，就发生了这种有害的转变。
蜘蛛丝蛋白也能形成液滴。这让科学家开始设想，导致人类罹患神经退行性疾病的机制是否能够帮助蜘蛛将液态蜘蛛丝蛋白转化为刚性丝纤维。
为了弄清楚这一点，科学家使用了一种可以利用细菌制造的、名为NT2RepCT的合成蜘蛛丝蛋白。在显微镜下可以看到，当这种人工合成的蜘蛛丝蛋白在磷酸盐缓冲溶液中溶解时，就会形成液滴。蜘蛛丝腺体中也存在这种盐。这样一来，科学家就能在实验室中复制蜘蛛纺丝的条件。
随后，科学家研究了蜘蛛丝蛋白在形成液滴时的变化。出人意料的是，在形成液滴时，通常成对存在的蜘蛛丝蛋白分裂成了单个分子。
科学家需要开展更多研究，以弄清这些蛋白液滴是如何帮助蜘蛛纺丝的。此前的研究表明，蜘蛛丝蛋白由几个不同部分组成，且各具功能。
蜘蛛丝蛋白的末端被称为c端。c端与酸接触时就启动了纤维形成过程。
因此，科学家制造出了一种只包含c端的蜘蛛丝蛋白，并测试了它形成纤维的能力。
当科学家用磷酸盐缓冲溶液让这种蛋白形成液滴时，它们瞬间变成了很有韧性的纤维。如果不先让蛋白形成液滴，而是一开始就添加酸，那么纤维形成过程会耗费更长时间。
这一发现不仅告诉我们蜘蛛怎样瞬间将蛋白转化为一条结实的丝，它还告诉我们，同一转化过程可以让大脑中的一些蛋白变得有害。
蜘蛛纺丝的过程与人脑中的蛋白形成纤维的过程有着惊人的相似之处。这也许能帮助我们找到一些抗击神经退行性疾病的新线索。
科学家可以利用对蜘蛛丝的研究，找到一种防止人体蛋白纠缠到一起、形成有害物质的方法。如果蜘蛛能够控制它们体内黏稠的蛋白，我们或许也能做到。
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