莱斯大学珀尼拉·维通-斯塔夫谢德（Pernilla Wittung-Stafshede）教授领导的新研究揭示，与帕金森病相关的堵塞大脑的蛋白质团块并非仅仅是废物；它们能够主动消耗脑细胞的能量。这些由α-突触核蛋白（alpha-synuclein）组成的团块，被证实可以分解三磷酸腺苷（ATP）——为几乎所有细胞活动提供动力的关键分子。
该研究于10月16日发表在《先进科学》（Advanced Science）期刊上，表明当ATP与这些团块结合时，蛋白质会重塑自身结构，将分子困在一个微小口袋中。此过程导致ATP分解并释放能量，其作用机制类似于酶。这一意外发现可能彻底改变科学家对帕金森病和阿尔茨海默病等疾病中蛋白质团块致病机制的理解。
维通-斯塔夫谢德表示："我们惊讶地发现，长期被视为惰性废物的淀粉样蛋白竟能主动切割ATP。蛋白质围绕ATP折叠的过程，本质上将斑块转变成了分子机器。"维通-斯塔夫谢德现任莱斯大学化学与癌症预防教授，查尔斯·W·邓肯小-韦尔奇讲席教授，以及德克萨斯州癌症预防与研究所学者。
新研究范式
研究团队首先在实验室创建了均匀的α-突触核蛋白团块。他们先测试这些含有序列化淀粉样结构的蛋白质聚集体能否分解简单化学物，再推进到生物底物ATP。实验证实蛋白质团块可显著加速ATP分解。
为解析作用机制，研究团队采用冷冻电子显微镜技术，与瑞士专家合作进行高精度成像。图像显示当ATP附着团块时，蛋白质松散区域会折叠覆盖ATP结合位点，形成捕获口袋。该口袋内衬正电荷，有效促进ATP分解。
维通-斯塔夫谢德解释："这种折叠形成的'盖子'结构，正是将被动聚集体转化为反应性类酶结构的关键。"
为验证发现，研究人员逐个移除口袋中的正电荷。改造后的蛋白质虽仍形成团块，却丧失分解ATP能力且无法构建特殊口袋，证实该结构对反应具有决定性作用。
疾病机制与治疗前景
研究表明大脑蛋白质团块的危害远超先前认知。通过分解ATP，这些团块可能破坏包括自清除系统在内的基础细胞功能，使病灶逃避人体自然清理机制。
鉴于蛋白质团块能随特定分子结合而改变构型，科学家发现治疗新突破口：若小分子药物能将团块锁定在无害形态，或可有效抑制其毒性作用。研究还提示大脑天然物质可能影响患者蛋白团块形态，这或能解释不同神经退行性疾病中团块形状的差异性。
疗法优化方向
为验证淀粉样蛋白的化学反应性在真实脑细胞环境中的表现，团队将神经元细胞提取物暴露于蛋白质团块。结果显示混合物中多种化合物发生化学变化，证明团块除作用ATP外，还能影响细胞内其他分子。
若该发现获活体细胞验证，将有助于阐明阿尔茨海默病和帕金森病患者脑细胞能量短缺、DNA损伤等化学应激的根源。随着全球老龄化加剧，此类疾病日益普遍，识别这种新型酶活性机制有望推动更有效的治疗方案乃至预防策略。
维通-斯塔夫谢德强调："我们的目标是从源头阻断神经退行性疾病，直接使有害物质解毒，而非仅像当前医疗实践那样缓解症状。"
本研究合著者包括苏黎世联邦理工学院（ETH Zürich）的卢卡斯·弗雷（Lukas Frey）和罗兰·里克（Roland Riek），以及查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）的菲亚玛·阿耶伦·布拉蒂（Fiamma Ayelen Buratti）、伊什特万·霍瓦特（Istvan Horvath）、什拉达·帕拉特（Shraddha Parate）和兰吉特·库马尔（Ranjeet Kumar）。布拉蒂目前正与维通-斯塔夫谢德在莱斯大学继续相关研究。
该研究获得克努特和爱丽丝·瓦伦伯格基金会（Knut and Alice Wallenberg Foundation）、瑞典研究理事会（Swedish Research Council）、瑞典癌症协会（Swedish Cancer Society）、瑞士国家科学基金会（Swiss National Science Foundation）及瑞士Synapsis基金会资助。
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