许多影响大脑和神经系统的疾病都与细胞中液体形式凝聚物形成蛋白质聚集体或固体凝聚物有关，但人们对这一过程知之甚少。

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这种液体到固体的转变可以引发淀粉样原纤维的形成。这些可以进一步在神经元中形成斑块，导致阿尔茨海默病等神经退行性疾病。

悉尼大学的生物医学工程师与剑桥大学和哈佛大学的科学家合作，现已开发出复杂的光学技术，可以近距离监测这些蛋白质聚集体的形成过程。

通过测试一种与肌萎缩侧索硬化症(ALS 疾病)相关的蛋白质，该疾病影响了天体物理学家斯蒂芬·霍金教授，悉尼工程师密切监测了这种蛋白质从液态到固态的转变。

该研究的主要作者发表在《国家科学院院刊》 (PNAS )上的沉一博士说：“这是从根本角度理解神经再生疾病如何发生的巨大进步。”

“我们现在可以在纳米尺度(百万分之一米的尺度)上直接观察这些关键蛋白质从液体到固体的转变，”生物医学工程学院高级讲师、大学成员Daniele Vigolo 博士说。悉尼纳米研究所。

在各种关键和健康的生物功能(例如人类胚胎的形成)中，蛋白质在液-液相分离过程中定期形成冷凝物。该过程有助于蛋白质浓度至关重要的生化反应，并促进健康的蛋白质-蛋白质相互作用。

“然而，这个过程也增加了聚集功能失调的风险，即人体细胞中形成不健康的固体蛋白质聚集体，”沉博士说，他是化学与生物分子工程学院的 ARC DECRA 研究员，也是悉尼纳米中心的成员。

“这可能导致与神经退行性疾病相关的异常结构，因为蛋白质不再表现出快速可逆性回到液体形式。因此，监测冷凝物动态至关重要，因为它们直接影响病理状态，”她说。

世界上首次对该过程进行纳米级光学观察，使该团队能够确定从液体蛋白质到固体蛋白质的转变是从蛋白质凝聚物的界面开始的。这个相变窗口还揭示了这些蛋白质聚集体的内部结构是异质的，而以前它们被认为是同质的。

维戈洛博士说：“我们的发现有望从根本上提高我们对神经生成疾病的理解。

“这意味着一个有前途的新研究领域，可以更好地了解阿尔茨海默病和肌萎缩侧索硬化症在大脑中的发展情况，影响全世界数百万人。”

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