当试图发现蛋白质错误折叠疾病的潜在治疗方法时，研究人员主要关注蛋白质本身的结构。然而，由剑桥大学领导的研究人员已经表明，一层薄薄的水壳是蛋白质是否开始聚集或聚集，形成最终杀死脑细胞的有毒团簇的关键。

利用一种被称为太赫兹光谱的技术，研究人员已经证明，蛋白质周围水基壳的运动可以决定蛋白质是否聚集。当壳移动缓慢时，蛋白质更容易聚集，而当壳移动迅速时，蛋白质不太可能聚集。外壳的移动速率在某些离子的存在下被改变，例如盐分子，它们通常用于测试新药候选药物的缓冲溶液中。

在过去，被称为水合或溶剂化壳的水壳在蛋白质折叠和功能中的重要性一直有强烈的争议。这是第一次证明溶剂化壳在蛋白质错误折叠和聚集中发挥关键作用，这可能对寻找治疗方法有深远影响。研究结果发表在《Angewandte Chemie International》杂志上。

在开发蛋白质错误折叠疾病(如帕金森病和阿尔茨海默病)的潜在治疗方法时，研究人员一直在研究可以防止关键蛋白质聚集的化合物:治疗帕金森病的α -突触核蛋白或治疗阿尔茨海默病的淀粉样β。然而，迄今为止，这两种疾病都没有有效的治疗方法，影响着全球数百万人。

剑桥大学化学工程和生物技术系的加布里埃尔·卡明斯基·席尔勒教授领导了这项研究，他说:“氨基酸决定了蛋白质的最终结构，但说到聚合，位于蛋白质外面的溶剂化壳的作用直到现在都被忽视了。”“我们想知道这种水壳是否在蛋白质行为中发挥作用——这是该领域一段时间以来的一个问题，但没有人能够证明这一点。”

溶剂化壳在蛋白质表面滑动，起到润滑剂的作用。该论文的第一作者Amberley Stephens博士说:“我们想知道，如果在蛋白质的溶剂化壳中水分子的运动较慢，它是否会减慢蛋白质本身的运动。”

为了测试溶剂化壳在蛋白质聚集中的作用，研究人员使用了α -突触核蛋白，这是一种与帕金森氏症有关的关键蛋白质。使用太赫兹光谱学(一种研究水分子行为的强大技术)，他们能够观察α -突触核蛋白周围水分子的运动。

然后，他们在蛋白质中加入两种不同的盐:氯化钠(NaCl)或普通食盐，以及碘化铯(CsI)。氯化钠中的离子- Na+和Cl- -与水中的氢离子和氧离子紧密结合，而碘化铯中的离子则形成较弱的化学键。

研究人员发现，当加入氯化钠时，强氢键会导致溶剂化壳层中水分子的运动减慢。这导致α -突触核蛋白的运动变慢，聚集率增加。相反，当加入碘化铯时，水分子速度加快，聚合速率降低。

卡明斯基·席尔勒说:“从本质上说，当水壳变慢时，蛋白质有更多的时间相互作用，所以它们更有可能聚集在一起。”“另一方面，当溶剂化壳移动得更快时，蛋白质变得更难捕捉，所以它们不太可能聚集。”

斯蒂芬斯说:“当研究人员筛选帕金森病的聚集抑制剂时，他们通常会使用一种缓冲组合物，但很少考虑这种缓冲物如何与蛋白质本身相互作用。”“我们的研究结果表明，你需要了解细胞内溶剂的组成，才能模拟大脑中的情况，最终得到一种有效的抑制剂。”

卡明斯基·席尔勒说:“从全局看问题非常重要，但这种情况还没有发生。”“为了有效地测试一种候选药物是否对患者有效，你需要模拟细胞条件，这意味着你需要考虑到一切，如盐和pH值水平。未能观察整个细胞环境一直在限制这一领域，这可能是我们还没有找到有效治疗帕金森病的方法的原因。”

这项研究得到了惠康、英国阿尔茨海默症研究中心、迈克尔·J·福克斯基金会和英国研究与创新中心(UKRI)下属的医学研究委员会(MRC)的部分支持。Gabriele Kaminski Schierle是剑桥大学罗宾逊学院的研究员。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。