新的研究發現，通常與大腦中的蛋白質降解有關的19S蛋白酶體粒子可以在突觸中獨立運作，調節關鍵的突觸蛋白質，使突觸能夠適應不同的環境。這一發現在超分辨率成像技術DNA PAINT的幫助下，不僅揭示了19S粒子的一個意想不到的作用，而且還為理解和潛在治療帕金森病和癡呆症等神經系統疾病提供了一個新的目標。

達爾文的進化論強調了自然界中適應性和多樣性的重要性。然而，生物細胞內的蛋白質是否也能表現出多功能性並適應不同環境下的新角色呢？對於大腦中的中央蛋白質分解裝置來說，答案似乎是肯定的。當位於突觸處時，它揭示了一種以前未見過的機制，使突觸能夠適應不同的情況。

調節性（19S）蛋白酶體粒子的作用一直與它在蛋白酶體複合物中的功能完全相關，在那裡它與催化性（20S）粒子合作，識別並清除不需要的或受損的蛋白質–這一機制對正常的大腦發育和功能至關重要。

使用一種稱為DNA PAINT的超分辨率成像技術，研究小組注意到突觸中存在大量的自由19S粒子，它們在沒有20S夥伴的情況下四處漂浮：

“我們意識到的是，19S不僅是20S的伙伴。它還作為許多關鍵突觸蛋白的獨立調節器單獨工作。這為我們理解突觸的蛋白質功能揭示了一個全新的維度，”副教授、文章的主要作者孫超解釋說。

研究人員發現，豐富的自由19S顆粒似乎與一些突觸蛋白相互作用，包括那些參與神經遞質釋放和檢測的蛋白，從而調節突觸處的信息傳遞和儲存。

“通常情況下，如果細胞製造了一種蛋白質成分的過量拷貝，它需要擺脫這些多餘的拷貝。因為細胞不喜歡有多餘的蛋白質躺在那裡，當它們找不到夥伴來實現蛋白質的功能。我們稱它們為”孤兒蛋白”。但在這種情況下，似乎突觸正在利用這些自由的19S顆粒，並使它們適應在突觸中履行替代功能，”孫超解釋說。

有了這個新發現，科學家們現在有了一個新的目標，可以理解和治療突觸功能失調的神經疾病，如帕金森病和癡呆症。

孫超目前是DANDRITE的組長，他在馬克斯普朗克腦研究所與腦獎得主艾琳-舒曼合作時進行了這項研究。