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科学家们早就知道细胞的“蛋白质破坏机器”，即蛋白酶体，在大脑内的蛋白质清除中起着至关重要的作用。然而，发表在《科学》杂志上的一项新研究表明，其基本成分 19S 调节粒子在突触中具有独立的“兼职”作用，因此可能为一系列神经系统疾病的诊断和治疗提供新的机会。

达尔文的进化论强调了自然界适应性和多样性的重要性。在生物细胞内，蛋白质能否在新环境中发挥新功能?对于大脑的主要蛋白质降解机器来说，答案似乎是肯定的，尤其是当它被放置在突触处时，揭示了一种迄今未知的机制，该机制允许突触根据不同情况发生变化。

调节性 (19S) 蛋白酶体颗粒的作用一直与其在蛋白酶体复合物中的功能完全相关，它与催化 (20S) 颗粒合作识别和去除不需要或受损的蛋白质——这是一种对正常大脑至关重要的机制发展和功能。

使用称为 DNA PAINT 的超分辨率成像技术，研究小组注意到突触中有大量游离的 19S 粒子，它们在没有 20S 伙伴的情况下四处漂浮。“我们意识到 19S 不仅是 20S 的合作伙伴。它还可以作为许多关键突触蛋白的独立调节器单独发挥作用。这揭示了我们对突触蛋白质功能的理解的全新维度，”副研究员 Chao Sun 解释说教授，文章的第一作者。

研究人员发现，大量的游离 19S 粒子似乎与许多突触蛋白相互作用，包括那些参与神经递质释放和检测的蛋白，从而调节突触处的信息传递和存储。

“通常，如果细胞对一种蛋白质成分进行了过量拷贝，它就需要去除这些多余的拷贝。因为当细胞找不到伙伴来启用蛋白质功能时，它们不喜欢周围有多余的蛋白质。我们称它们为“孤儿蛋白。”但在这种情况下，突触似乎正在利用这些游离的 19S 粒子并调整它们以实现突触中的替代功能，”Chao Sun 解释道。

有了这一新发现，科学家现在有了一个新的目标，可以理解和治疗具有突触功能障碍的神经系统疾病，例如帕金森病和痴呆症。