麻省理工学院化学家调查疾病如何与缺陷的蛋白质折叠相关联

马修肩膀。

MATT肩膀调查蛋白质如何遵守它们的形状,希望在与缺陷蛋白折叠相关的疾病上揭示荧光。

当蛋白质首先在我们的细胞中制造时,它们通常存在为软盘链,直到专门的蜂窝机械有助于它们折叠成正确的形状。只有在实现这种正确结构后,大多数蛋白质才能执行其生物功能。

许多疾病,包括遗传紊乱,如囊性纤维化和脆性骨骼疾病,以及阿尔茨海默氏症等神经变性疾病,与该蛋白质折叠过程中的缺陷有关。Matt肩部是化学系最近托儿副教授,正试图了解人类细胞中蛋白质的折叠如何以及如何出现问题,希望找到与蛋白质错误相关的疾病有关的方法。

“在人体细胞中,有成千上万的蛋白质。绝大多数蛋白质必须最终获得一些明确定义的三维结构来实现其功能,“肩膀说。“即使在健康的细胞中,蛋白质错误折叠和蛋白质聚集也会发生很多。我的研究小组的兴趣是细胞如何让蛋白质折叠成功能形容,在正确的地方和合适的时间,所以他们可以保持健康。“

在他的实验室在麻省理工学院,肩部使用各种技术来研究“蛋白质网络”,该技术包括大约一千个组件,该组分配合以使细胞能够在正确构象中保持蛋白质。

“蛋白质是非常重要的。如果它分解,你会疾病,“他说。“在单元格中有这个整个系统,帮助客户端蛋白质到达他们需要到达的形状,如果折叠失败,系统会响应尝试并解决问题。如果不能解决,网络积极努力处理错误折叠或聚合的客户蛋白。“

建立新的结构

在阿巴拉契亚山脉成长,肩膀被他的母亲家园,以及他的五个兄弟姐妹。这个家庭住在弗吉尼亚州布莱克斯堡附近的一个小农场,他的父亲是弗吉尼亚理工学院的会计教授。肩膀将他的祖父是俄亥俄州北部大学和爱丽丝劳埃德学院的化学教授,并点燃了他对化学的兴趣。

“我的家人有一个政策,孩子们在晚餐后帮助清理厨房。我讨厌这样做,“他回忆说。“幸运的是我,有一个例外:如果我们有公司,如果您在与公司的成年人对话中,您可以从清洁厨房。所以我花了很多时间,从5岁或6岁开始,晚餐后用祖父谈论化学。“

在弗吉尼亚州附近的大学开始之前,肩膀花了几年作为木匠。

马修肩膀。

“那是我发现我真的很喜欢建造东西,”他说。“当我上大学时,我正在考虑进入的田地,我意识到化学是一个合并我开始发现非常令人兴奋的事情的两件事,也是在分子水平上思考的这两件事。化学家所做的一大部分是通过以不同方式连接原子来制作以前从未做过的东西。“

作为本科生,肩膀在化学实验室里工作Felicia Etzkorn,设计了合成复杂的新分子的方法,包括稳定的蛋白质功能的稳定肽。在威斯康星州大学的研究生院,他与罗纳德教授一起工作,他现在在麻省理工学院的教师。在威斯康星州,肩膀开始研究蛋白质生物物理学,重点是控制给定蛋白质的结构和结构如何稳定的物理和化学因素。

对于他的研究生学习,肩部分析了蛋白质如何在试管中的溶液中折叠。一旦他完成了博士学位,他决定深入研究蛋白质如何折叠自然环境:活细胞。

“试管中的实验是获得一些洞察力的好方法,但最终,我们想知道生物系统的工作原理,”肩膀说。为此,他去了Scripps研究所与教授Jeffery Kelly和Luke Wiseman一起做了一个博士学位,他研究由蛋白质错误折叠引起的疾病。

像阿尔茨海默和帕金森一样的神经变性疾病也可能是最着名的蛋白质错误折叠障碍,但有成千上万的其他人,其中大多数人影响较少数量的人。凯利,智者和许多其他人在内的苏珊Lindquist包括晚期麻省理工学院生物学教授,已经表明,蛋白质错误折叠与涉及应力反应的细胞信号传导途径。

“当蛋白质折叠开始时,这些信令途径识别它并尝试解决问题。如果他们成功,那么一切都很好,但如果他们失败,那几乎总会导致疾病,“肩膀说。

破坏蛋白质折叠

自2012年加入麻省理工学院教师以来,肩膀和他的学生制定了许多化学和遗传技术,用于首次扰动蛋白质网络的不同方面,然后观察蛋白质折叠的影响。

在一项重大努力中,肩膀的实验室正在探索细胞折叠胶原蛋白的方式。胶原蛋白是结缔组织的重要组成部分,是人体中最丰富的蛋白质,并且在超过4,000多氨基酸,也相当大。肩膀说,有多达50个不同的疾病与胶原蛋白误导相关,大多数都没有有效的治疗方法。

另一个主要的兴趣领域是蛋白质的演变,尤其是病毒蛋白。肩膀和他的团体表明流感病毒的快速进化取决于他们劫持它们感染的宿主细胞的蛋白质网络的一些组分的能力。如果没有这种帮助,流感病毒就无法迅速适应。

从长远来看,肩膀希望他的研究有助于识别可能的新方法来治疗异常蛋白折叠产生的疾病。从理论上讲,恢复折叠中涉及的单一蛋白质的功能可以有助于各种与错误折叠有关的疾病。

“你可能不需要每种疾病的一种药物 - 你可能能够开发一种治疗许多不同疾病的药物,”他说。“现在是有点投机。我们仍然需要更多地了解蛋白质网络功能的基础知识,但有很多承诺。“

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