WorldCommunityGrid和Decrypthon支持的研究人员合作研究4万多种结构已知的蛋白质分子之间的相互作用,特别关注在神经肌肉疾病方面起作用的蛋白质,Decrypthon是AFM(FrenchMuscularDystrophyAssociation)、CNRS(FrenchNationalCenterforScientificResearch)和IBM进行的一项合作研究。
这个项目所产生的信息数据库将帮助研究人员设计分子以抑制或增强特定高分子的结合,希望能发现治疗肌肉萎缩症及其他神经肌肉疾病的更好方法。
什么是神经肌肉疾病和肌肉萎缩症?
神经肌肉疾病是一组机能紊乱疾病(总数超过200种)的通用术语,这些疾病直接通过肌肉病理学因素(肌肉萎缩症)或间接通过神经病理学因素损害肌肉功能。其中的大多数疾病都具有以下特点:比较罕见(概率小于两千分之一)、源于基因(80%)并同时影响儿童和成人。
这些慢性疾病会逐步降低肌肉力量,最终导致严重的运动机能(移动、呼吸等)残疾。这些疾病的表现形式各不相同,有些会越来越严重,而有些会稳定好几年,并且同一种疾病在不同人身上也会表现出不同的症状。
尽管治疗方法在不断进步,但到目前为止,医学界仍未找到治疗神经肌肉疾病的有效方法。
项目介绍
从基因到发病机理
1986 年,科学家们发现了第一种与杜兴氏肌肉萎缩症(Duchenne dystrophy,最常见的肌肉萎缩症形式)有关的基因 - 肌营养不良基因(dystrophin gene)。从那时起,我们通过基因分析方法发现了 200 多种引起神经肌肉疾病的基因。然而,对于由这些基因编码的相应蛋白质的功能和相互作用,我们基本上仍然是一无所知。尽管我们的知识水平在不断提高,但已发现基因的数量也表明这些疾病发病机理的整体复杂性。
一个生物体的所有细胞都包含相同的遗传信息,这些信息以 DNA 的形式存在并构成基因组。基因组所包含基因(已发现超过 2 万种人类基因)的表现形式会产生蛋白质(已经发现了约 4.5 万种蛋白质,平均每个基因为 1.6 种蛋白质编码),而这些蛋白质又根据器官(如肌肉)特异性确保细胞的功能。
其中有些蛋白质是酶,有些是信号分子,有些是感受器(它们与其他具有高度亲合性和特异性、称为配体的分子结合,就像钥匙和锁的关系),还有些是结构蛋白质。蛋白质的空间构造(3 维结构)决定了它们的相互作用及功能。
肌肉的功能取决于无数的蛋白质。这些蛋白质在不同的细胞和级别发挥作用,有的位于肌肉细胞本身(细胞体),有的位于运动神经轴突(用于刺激肌肉),有的则位于神经和肌肉之间的连接细胞中。
大部分神经肌肉疾病都是由基因突变引起的,某些基因的突变会引起相应蛋白质发生变异,从而导致蛋白质失去功能、功能受损或蛋白质完全被破坏。神经肌肉疾病因变异所影响的蛋白质及其部位而异。
研究人员要能够理解神经肌肉疾病如何阻止蛋白质执行保持肌肉和神经健康所需的功能,就必须更好更详细地理解每种肌肉萎缩症发病机理中所涉及的蛋白质的功能及其相互作用。
了解蛋白质的功能及其相互作用对于帮助研究人员制定治疗策略同样非常关键。没有这些重要的知识,科学家们就无法开发创新的疗法,从而也无法攻克绝大多数的神经肌肉疾病。