脑糖原是由葡萄糖和葡糖胺组成的重要物质,它在大脑中起着关键的生物学作用。葡糖胺是一种修饰形式,可以通过硫酸化得到硫酸葡糖胺,常用于改善关节运动。然而,在细胞内,葡糖胺是蛋白质糖基化过程中必需的一个单糖单位,对于机体内无数蛋白质的功能至关重要。
最近,美国肯塔基大学的科学家发现,氨基葡萄糖是大脑星状神经胶质细胞中少量糖原的重要组成部分。其中的葡糖胺构成了脑细胞蛋白质糖基化修饰所需要的储备,这对于理解由异常的糖原样细胞聚集体引起的神经系统疾病具有重要意义。他们的研究结果发表在最新一期的Cell Metabolism上。
拉福拉氏病是一种由多聚葡聚糖体引起的罕见的遗传性儿童痴呆症。这项研究表明,Lafora病患者脑细胞中的多聚葡聚糖体限制了葡糖胺的利用,导致细胞功能紊乱。随着年龄的增长以及其他形式的痴呆症患者,多聚葡聚糖体也会在大脑中蓄积。因此,发现糖原也是葡糖胺的贮备对于理解与衰老相关的神经学改变具有广泛的意义。
研究人员使用生化方法确定了小鼠肌肉、肝脏和大脑中糖原的糖成分。与肌肉糖原和肝糖原中仅含有1%葡糖胺不同,脑糖原中含有25%的葡糖胺。
这一发现令人震惊。随后,研究人员鉴定了负责将葡糖胺参入糖原并从糖原释放葡糖胺的酶。令人意外的是,这些酶与将葡萄糖参入糖原和从糖原释放葡萄糖的酶相同,分别是糖原合酶和糖原磷酸化酶。
为了了解这一发现对Lafora病和多聚葡聚糖体引起的神经系统问题的影响,研究人员使用了一种新开发的技术,称为基质辅助激光解吸/电离行波离子迁移率高分辨率质谱。他们通过这种技术测量了大脑不同区域的糖原含量,并量化了大脑多个区域中蛋白质上糖装饰的特定模式的变化。
总之,脑糖原由葡萄糖和葡糖胺组成,它在大脑代谢中起着重要的作用。了解脑糖原的组成和生物学作用对于研究与神经系统疾病相关的问题具有重要意义。