Nature子刊：利用非侵入性的蛋白捕获方法来研究蛋白团块

许多难以治疗的疾病都会出现蛋白质形成团块的现象，如肌萎缩性侧索硬化症、阿尔茨海默病和帕金森病。蛋白质相互作用的机制很难研究，不过，瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员近日开发出一种新的方法，可以在纳米大小的捕获器中捕获多种蛋白质。在捕获器的内部，人们可通过一种前所未有的方式研究蛋白质。

这项题为“Stable trapping of multiple proteins at physiological conditions using nanoscale chambers with macromolecular gates”的成果发表在《Nature Communications》杂志上。

这个项目的领导者、查尔姆斯理工大学的化学系教授Andreas Dahlin表示：“我们相信，这种方法具有很大的潜力，可以帮助人们了解多种不同疾病的早期过程，并最终了解如何使用药物来对抗这些疾病。” 

阿尔茨海默病的特征之一是β淀粉样蛋白在大脑中形成斑块。若能更好地了解斑块是如何形成的，也许就能找到有效的方法，在早期将其溶解，甚至完全防止其形成。如今有一些技术可以研究该过程的后期阶段，但很难追踪早期发展过程，因为斑块还很小。现在，这些新型捕获器可解决这一问题。

此次研究开发的捕获器是一种纳米小室（nanochamber），小室的开口处有所谓的闸门，由聚合物刷组成。待研究的蛋白质以液体溶液的形式提供，经过特殊的化学处理后被吸附到小室的壁上。当闸门关闭时，蛋白质可以从壁中释放出来，并开始相互移动。

在捕获器中，你可以研究单个的蛋白质团块，与同时研究多个团块相比，它提供了更多信息。例如，团块可能由不同的机制形成，具有不同的大小和结构。只有逐一分析，才能观察到这些差异。理论上，蛋白质几乎可以在捕获器中保留任意时长，但目前的保留时间受到化学标记的限制。在这项研究中，研究人员成功实现了长达一小时的观察。

他们将这项工作描述为世界上最小的闸门，只需按下按钮就能打开和关闭。这些闸门仿佛变身陷阱，将蛋白质锁在纳米级的小室内。蛋白质无法逃脱，使得人们能够长时间观察它们之间的相互作用，从过去的一毫秒延长到至少一小时。这种方法还可以将数百种蛋白质封闭在小小的空间内，这对进一步了解情况很重要。

“我们希望观察和了解的团块由数百种蛋白质组成，因此如果我们要研究它们，就必须能够捕获如此大量的蛋白质。小体积和高浓度意味着蛋白质会自然地相互碰撞，这是我们新方法的一个主要优势，”Andreas Dahlin说。

研究人员还将继续完善这种方法，以便用这种技术来研究特定疾病的病程。“这些捕获器需要进行调整，才能吸引与你感兴趣的疾病相关的蛋白质。我们现在的工作是分析哪些蛋白质最适合研究，”他补充说。