细胞的垃圾处理可能还有另一个作用帮助皮肤附近的神经元感知环境
蛋白酶体的典型工作是细胞的垃圾处理，是将蛋白质磨成更小的碎片并回收其中的一些碎片和部分。大多数情况下情况仍然如此，但是约翰霍普金斯大学医学研究人员在研究实验室和小鼠中生长的神经细胞时表示，蛋白酶体的作用可能远远不止于此。
研究人员表示，它的额外作用可能会从垃圾分类器转变为背根神经节神经元的信号信使——这些细胞将来自靠近皮肤的神经细胞的感觉信号传递到中枢神经系统。
他们的实验结果发表在 4 月 12 日的 《细胞报告》上，表明蛋白酶体可以帮助这些特殊的神经元感知周围环境，相互发送信号，并可能区分感知疼痛和瘙痒，这一发现可以帮助科学家更好地理解这些感觉过程以及治疗疼痛和其他感觉问题的新目标。
“神经元长期相邻生活，它们需要通过某种方式相互沟通，了解它们在做什么以及它们是谁，” Seth S. Margolis 博士说。约翰·霍普金斯大学医学院生物化学副教授。 “神经元膜中的蛋白酶体可能有助于细胞微调这一消息传递过程。”
“蛋白酶体比看起来更复杂，”马戈利斯说。他和他的同事于 2017 年首次在小鼠中枢神经系统神经元的质膜中发现了蛋白酶体 ，他们将其称为神经元膜蛋白酶体，并继续研究这些特殊的蛋白酶体如何促进神经元之间的信息传递或串扰。
当时，马戈利斯的研究重点是中枢神经系统，包括大脑和脊髓。但后来，他与神经生物学家 Eric Villalón Landeros 博士(约翰·霍普金斯大学 Margolis 实验室的博士后研究员)合作，后者的工作重点是周围神经系统，即贯穿身体其他部位的神经元网络，更接近于神经元。皮肤，从环境中捕获感官信息。
马戈利斯和维拉隆·兰德罗斯想知道是否可以在周围神经元中发现蛋白酶体，如果是的话，它们可能会做什么。
使用附着在蛋白酶体上的小鼠抗体和其他方法，研究人员在脊髓、背根神经节、坐骨神经和支配皮肤的周围神经的神经元表面发现了蛋白酶体。
研究人员还能够在实验室培养皿中生长的相同类型的外周神经元中发现蛋白酶体。
为了了解蛋白酶体在外周感觉神经元中的功能，研究人员给小鼠注射了生物素环氧霉素，这是一种细胞膜不可渗透的蛋白酶体抑制剂，可阻断神经元膜蛋白酶体的功能。然后，他们进行了经典的感官测试。
研究人员发现，在身体一侧注射蛋白酶体阻断药物生物素-epoxomicin 的小鼠对感官测试的反应比另一侧慢 25% 至 50%。
“这表明膜蛋白酶体对于感觉很重要，并且它们必须在信号水平上促进这种感觉，”马戈利斯说。
研究人员使用单细胞测序技术确定膜蛋白酶体在参与瘙痒感的神经元亚群中表达，并且已知对组胺敏感，组胺是一种免疫系统化合物，可启动动物(包括人类)对过敏原的反应。
在实验室培养皿中，研究人员刺激了与瘙痒相关和非瘙痒相关的神经元，并用生物素-环氧霉素阻断了它们的膜蛋白酶体。这导致所有细胞的活性发生变化。 “尽管蛋白酶体在亚群中表达，但阻断蛋白酶体似乎对所有细胞都具有活性调节作用，这表明蛋白酶体促进了这些细胞之间的某种串扰，”Margolis 说。
蛋白酶体阻断剂，包括一种名为 Velcade 的药物，目前用于治疗某些类型的癌症。
Villalón Landeros 和 Margolis 计划继续合作，确定神经元膜蛋白酶体如何在感觉神经元中以及感知疼痛和瘙痒方面发挥作用。 Villalón Landeros 说：“我们想看看是否可以操纵神经元膜蛋白酶体，从而对疼痛和瘙痒感产生不同的结果。”
为这项研究做出贡献的其他科学家包括来自约翰·霍普金斯大学的 Samuel Kho、Taylor Church、Anna Brennan、Fulya Türker、Michael Delannoy 和 Michael Caterina。
该研究的资金由国立卫生研究院 (F32NS119202、R01 NS110754) 和 Merkin 周围神经病变和神经再生中心拨款提供。
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