分享一篇發(fā)表在Nature Chemistry上的文章：High-throughput discovery of fluoroprobes that recognize amyloid fibril polymorphs，通訊作者是來(lái)自UCSF的Jason E. Gestwicki教授，該課題組的研究興趣是分子伴侶如何維持蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)，并開發(fā)相應(yīng)的化學(xué)探針，揭示分子伴侶如何與疾病相關(guān)蛋白質(zhì)相互作用。
Tau是一種內(nèi)在無(wú)序的微管結(jié)合蛋白，在神經(jīng)退行性疾病患者的神經(jīng)元內(nèi)組裝成富含β折疊片的原纖維?；颊邅?lái)源的tau原纖維具有不同的構(gòu)象，即多晶型物，而且不同疾病中的tau原纖維結(jié)構(gòu)有所差異。目前已經(jīng)開發(fā)了一些研究淀粉樣蛋白原纖維的熒光探針，例如thioflavin T (ThT)，當(dāng)熒光探針與淀粉樣蛋白結(jié)合時(shí)，其熒光強(qiáng)度會(huì)顯著增加。盡管目前的熒光探針的優(yōu)勢(shì)是具有檢測(cè)各種原纖維的通用性，但是缺乏對(duì)不同原纖維多晶型物的選擇性。
本文作者的目標(biāo)是建立一個(gè)平臺(tái)，用于快速發(fā)現(xiàn)構(gòu)象選擇性原纖維結(jié)合熒光探針，作者首先專注于tau蛋白，因?yàn)樗窃w維多晶型物，而且野生型和突變的tau（P301S）具有不同的原纖維結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行篩選之前，作者需要獲得足夠的、不同構(gòu)象的tau蛋白。于是作者表達(dá)并純化了具有0N4R剪接變體的重組tau（野生型和P301S點(diǎn)突變），然后將這些蛋白質(zhì)與 13種不同的多陰離子混合，在聚集反應(yīng)中，總共產(chǎn)生了26個(gè)原纖維樣品。
在淀粉樣蛋白原纖維的相對(duì)疏水性和剛性環(huán)境中，熒光探針的熒光強(qiáng)度通常會(huì)顯著增加。因此，作者設(shè)想熒光強(qiáng)度將是蛋白質(zhì)自適應(yīng)差示掃描熒光法（protein-adaptative differential scanning fluorimetry, paDSF）平臺(tái)中原纖維結(jié)合的良好指標(biāo)。paDSF將數(shù)據(jù)分析管道與有機(jī)染料集合相結(jié)合，以探測(cè)加熱過(guò)程中染料和蛋白質(zhì)之間相互作用的變化。因此，作者采用paDSF的平臺(tái)進(jìn)行探針篩選，該平臺(tái)包含有高化學(xué)多樣性的300多種化學(xué)染料。此外，paDSF平臺(tái)能夠~2小時(shí)內(nèi)完成對(duì)~70 μg純蛋白的掃描。
通過(guò)該方法，作者篩選到一些分子對(duì)原纖維構(gòu)象異構(gòu)體的亞群具有相對(duì)特異性，這些分子包括具有香豆素和聚甲基素支架的化合物，而這些化合物尚未應(yīng)用到淀粉樣蛋白結(jié)合染料領(lǐng)域中。此外，作者還篩選了針對(duì)Aβ蛋白、α-突觸核蛋白的熒光探針。
進(jìn)一步地，作者驗(yàn)證了其中一個(gè)分子L095在成像方面的性質(zhì)。作者在來(lái)自阿爾茨海默病患者的腦切片中，利用L095進(jìn)行染色。成像結(jié)果表明，L095與Aβ斑塊以及tau蛋白聚集物均有結(jié)合，但是兩者是不同的激發(fā)波長(zhǎng)：L095在激發(fā)波長(zhǎng)為610 nm處與αβ（4G8抗體）共定位，在激發(fā)波長(zhǎng)為660 nm處與tau（pS396抗體）共定位，具有可以區(qū)分兩種病理的光譜性質(zhì)。
總而言之，本文作者報(bào)道了一種淀粉樣蛋白多晶型選擇性熒光探針的篩選方法，并擴(kuò)充了探針的工具箱。
本文作者：MB
責(zé)任編輯：LZ
DOI：10.1038/s41557-025-01889-7
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41557-025-01889-7
