-3脂肪酸可能是开启血脑屏障的关键

一种将欧米伽-3脂肪酸输送到大脑的分子的壮观图像，可能会为将神经疗法传送到大脑打开一扇大门。

“我们已经成功获得了转运蛋白的三维结构，该结构为omega-3进入大脑提供了通道。在这个结构中，我们可以看到-3如何与转运体结合。这一信息可能会让模拟omega-3的药物设计劫持这个系统并进入大脑，”第一作者说Rosemary J. Cater博士，西蒙斯协会的会员毫无实验室哥伦比亚大学瓦格洛斯内科和外科学院。

的研究发表在6月16日的《自然》杂志上。

治疗神经系统疾病的一个主要挑战是如何让药物穿过血脑屏障。血脑屏障是一层排列在大脑血管上的紧密细胞，有效地阻止毒素、病原体和某些营养物质进入大脑。不幸的是，这一层也阻碍了许多原本有望用于治疗神经疾病的药物。

像欧米茄-3这样的必需营养物质需要专门的转运蛋白的帮助，这些转运蛋白能够识别并通过这个屏障。“运输员就像俱乐部的保安，只允许有邀请或后台的分子进入，”卡特说。

这种让omega-3进入体内的转运体(或称“保镖”)被称为MFSD2A，是卡特的研究重点。“了解MFSD2A的样子以及它是如何将omega-3穿过血脑屏障的，这可能为我们提供设计药物所需的信息，以欺骗这个障碍并获得进入通道。”

为了使MFSD2A形象化，卡特使用了一种叫做单粒子低温电子显微镜的技术。

“这项技术的美妙之处在于，我们能够看到运输体的形状，细节精确到十亿分之一米，”研究的共同负责人说菲利波毫无博士他是哥伦比亚大学瓦格洛斯医学院生理学和细胞生物物理学副教授，也是膜蛋白结构和功能方面的专家。“这一信息对于理解转运体在分子水平上如何工作至关重要。”

在低温电子显微镜下，蛋白质分子悬浮在一层薄薄的冰中。功能强大的相机从无数角度拍摄了数以百万计的蛋白质照片，然后将这些照片拼接在一起，构建出一个3D地图。

在这张地图上，研究人员可以建立一个蛋白质的3D模型，把每个原子放在它的位置上。“这让我想起了玩拼图游戏，”曼西亚解释道。近年来，这项技术在可视化生物分子方面变得非常强大，这部分要归功于哥伦比亚大学瓦格洛斯内外科医学院生物化学和分子生物物理学教授约阿希姆·弗兰克博士，他因开发低温电子显微镜数据分析算法而获得2017年诺贝尔奖。

“我们的结构表明MFSD2A有碗状的形状，omega-3结合在碗状的特定一面，”卡特解释道。“这个碗是倒置的，面向细胞内部，但这只是蛋白质的一个3D快照，在现实生活中，它必须移动来运输omega-3。”为了准确地了解它是如何工作的，我们需要多个不同的快照，或者更好的是，一部关于运输器运动的电影。”

为了了解这些运动可能是什么样子，该研究的另一位联合领导，乔治Khelashvili博士威尔·康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine)的生理学和生物物理学助理教授，利用蛋白质的3D模型作为起点，进行了计算模拟，揭示了转运体是如何移动的，以及如何调整其形状，以释放-3到大脑中。该研究的第三位共同负责人，大卫银,博士，新加坡杜克-新加坡国立大学医学院教授，MFSD2A生物学的先驱，他和他的团队测试并证实了来自结构和计算模拟的假设，关于MFSD2A如何工作，以确定蛋白质的特定部分是重要的。

该团队还包括来自纽约结构生物学中心、芝加哥大学和亚利桑那大学的研究人员，他们都利用自己的特殊技能使这个项目成为可能。

该团队目前正在研究转运体如何首先从血液中识别-3脂肪酸。“但是我们的研究已经让我们对MFSD2A如何将omega-3输送到大脑有了深刻的了解，我们对我们的研究结果感到非常兴奋，”卡特说。