春天真是太短暂，似乎还没有机会去到处游玩一下，就已经接近尾声。
辛亏马上就要放假，去扫墓踏青，把身体的能量充满，抓住春天的尾巴，还是完全来得及的。
说到充满能量，那就不得不提到人类能量的来源-三磷酸腺苷（ATP）。
一讲到ATP，大家首先就会想到ATP是细胞能量的来源，ATP的第一功能就是为细胞提供动力。这些大概连小学生都知道，在此不题。
然而，除了这些以外，ATP被发现竟然可能还有第二功能，那就是在细胞中辅助蛋白质溶解，避免蛋白质在细胞内聚集（aggregation）。
这虽然不是最新的报道，却也可以算一个“沧海遗珠”！
▲研究者们在《科学》上面发表的文章
来自德国马克斯普朗克研究所（Max PlanckInstitute）和美国芝加哥大学的科学家于去年曾经在《Science》上面报道了ATP的这项功能【1】。
这下好了，不但刷新了我们对ATP的认识，而且对纯化蛋白的人来说也许也可以算得上一个不错的消息。
关键是，这让我想到那些衰老相关的疾病，比如在阿尔茨海默病(Alzheimerdisease, AD)和帕金森疾病（Parkinson's Disease, PD）患者中常常可以观察到大脑神经细胞中的淀粉样蛋白（amyloid protein）聚集，这个是不是由于ATP少了引起的呢？也许可以去发散一下思维，可以去研究研究。目前的研究发现，在阿尔兹海默病或者帕金森患者的神经细胞中，常常观察到线粒（Mitochondrial）体异常【2-4】，而线粒体正是细胞的ATP制造中心，若是线粒体异常，那么就必然导致ATP制造异常，极有可能是ATP减少，而根据这篇文章的研究，ATP能够溶解蛋白质，自然，ATP减少的话，就不能溶解蛋白质，蛋白质就会沉淀、聚集，此时，淀粉样蛋白就出现了，就进一步造成细胞内平衡失常。
当然，这里只是我的推论而已，是不是这样，那就只能用实验去证明了，我在这里只是提供一个思路。当然，有机会的话，我也去做实验证明一下。此时按下不表。
且说我们来看看这项研究。
如下图所示，先来看看A小图，图中的白色亮点表示的是许多蛋白质聚集在一起的蛋白质团块（图中的FUS、TAF15、hnRNPA3以及PGL3都是不同蛋白质的名称，FUS、hnRNPA3以及PGL3均是融合了绿色荧光蛋白（GFP）的融合蛋白，TAF15是结合了化学发光物质Alexa Fluor 546的蛋白，因此，这些蛋白质都可以在激发光作用下发光，这样就可以用显微镜来观察了，还要注意的是，单个绿色荧光蛋白融合的蛋白质在荧光显微镜下是看不见的，因为人的肉眼分辨不了那么微弱的发光，只有很多绿色荧光蛋白质聚集在一起形成蛋白质团块才能够在荧光显微镜下看见），最左边的ATP-Mg（结合了镁离子的ATP）的浓度从上至下逐渐增大，可以看到，当溶液中ATP浓度达到8mM/L的时候，白色亮点消失了，这表明蛋白质团块溶解到溶液中去了。
上图中的B小图显示了随着ATP浓度增加，各种不同的蛋白质溶解程度。重点来看一看D小图，图中的ATP-Mg、APPNP-Mg（ATP类似物）、TP-Mg（magnesiumtripolyphosphate，三聚磷酸镁）、KCl，随着浓度的增大，ATP和APPNP-Mg均能够溶解蛋白质团块，而TP-Mg和氯化钾却不能。E小图显示ATP-Mg和APPNP-Mg在浓度达到10mM以上时，均能够溶解蛋白质团块。
既然ATP能够溶解蛋白质团块，那么，ATP是不是具有水溶助长剂（Hydrotropes）的特点呢？ 要研究ATP是不是具有水溶助长剂的特点，自然是需要把ATP和其他的水溶助长剂放在一起来比较一下的。于是，研究者们继续研究，把ATP和其他的水溶助长剂比如最常见的二甲苯磺酸钠（sodium xylene sulfonate,NaXS）放在一起研究，如下图二所示。发现ATP的特性与NaXS相似（B、C、D及E小图），因此可以说明ATP也具有水溶助长剂的特性（具体小图不再详说）。
当然，前面的研究都是显示，蛋白质团块能够被ATP溶解，换句话说，蛋白质团块已经形成之后，再加入ATP就能够溶解它们。然而， ATP是不是能够防止可溶性的蛋白质聚集（aggregation）成为蛋白质团块呢？换句话说，就是蛋白质本来是单个单个地溶解在溶液中，此时加入ATP之后，当在促使蛋白质聚集的环境下（这里在此篇文章中采用的离心的方法）还能不能够阻止蛋白质聚集成团呢？因此，研究者们又继续利用绿色荧光蛋白融合的蛋白质FUS-GFP以及其他的在生物体内容易发生聚集的蛋白质来做实验，如下图所示。
上面图中的A小图显示，使用了各种化合物之后，使用离心机离心，然后用western-blot检测上清（supernatant）中FUS-GFP蛋白质的含量（上清中的蛋白是溶解的蛋白），添加ATP-Mg、APPNP以及NaXS的FUS-GFP在上清中含量明显比对照组（untreated）和氯化钾组多，这说明ATP-Mg、APPNP以及NaXS能够保护溶液中的FUS-GFP不被离心机离心下来变成沉淀。B小图对A小图进行进一步说明。而C和D小图表明高浓度的ATP（比如100毫摩尔每升）能够完全溶解已经聚集成块的FUS-GFP蛋白质。
这里还要重点说一说E小图。Aβ42 peptides（Aβ42肽）是构成Amyloid-β蛋白的主要成分，Aβ42肽在细胞中逐渐聚集就会变成Amyloid-β蛋白团块。还记得前面说过的Amyloid-β蛋白吗？这种蛋白质在阿尔兹海默症和帕金森患者的大脑神经细胞中聚集成蛋白质团块，被认为是引发老年疾病的关键要素（当然，这么说并不严谨，因为这一点还有巨大的争议，在此不题）。且说小图E显示随着ATP-Mg、APPCP以及NaXS的浓度逐渐升高，它们都能够抑制Aβ42肽聚集，所以说，前面我提到的一个想法即是不是可以提高阿兹海默症或者帕金森患者脑袋中的ATP含量来溶解神经细胞中的Amyloid-β蛋白团块，从而达到治疗的目的呢？（当然，目前通过消除Amyloid-β蛋白团块就能够治疗这两种病貌似存在巨大的争议，比如辉瑞公司开发的抗体药物专门用来针对Amyloid-β蛋白的，结果临床试验也以失败告终，因此，Amyloid-β蛋白聚集是不是这两种疾病的病因，目前争议句大）。这里我想说的是，研究者们可能早就想到这一点了，也许他们已经着手研究了呢？我不得而知，而我想做做实验来证明一下前面的研究恐怕也没机会了，也许这个研究小组已经开始做了呢。F小图采用的是一种酵母中的蛋白质，在此不题。
当然，前面是采用离心方法来使蛋白质聚集来做实验，下面研究者们还采用了加热这种方法来聚集蛋白质，来进一步研究ATP的对蛋白质的溶解作用。如下图所示。
如上面的图中A小图所示，研究者们用的是鸡蛋的蛋清（鸡蛋清蛋白）来做实验。大家都知道，鸡蛋清都是无色透明的，当把鸡蛋煮熟之后，鸡蛋清就变成了白色，透明表示蛋白是溶解的，而白色自然是表示蛋白聚集。这里科学家们也是采用“煮”的方法，即在各种条件下，把鸡蛋清加热到60度，观察在各种条件下不同时间形成白色物质的情况。从上面的A小图中可以看出，添加10mM浓度的ATP-Mg、APPCP均可以防止鸡蛋清蛋白聚集，而氯化钠就不行，在60摄氏度加热三分半钟的时候就出现白色物质了，说明蛋白聚集了，而非常奇怪的是，同样是水溶助长剂的NaXS竟然还比不过氯化钠，只能够挺三分钟。这真是让人大跌眼镜，前面不是说NaXS也能够抑制蛋白聚集都嘛，这里怎么不行了呢？当然，研究者们貌似在研究论文中也没有说这个问题，我眼尖就把这个问题给看到了。不过，研究者们肯定是注意到这个问题的，我估计确实不好解释，最后就没有解释了。这里我需要提出来的是，这里的鸡蛋是加了热的，前面的蛋白是在常温做的实验，条件自然是不一样的了！然而，这也恰好说明ATP与生物体的生物相容性是多么的完美无瑕，相反，像NaXS这样的人造化合物虽然在试管中能够溶解单个纯化的蛋白质，然而一遇到鸡蛋清这种混合蛋白质天然成分就不能够相容了。B和C小图表明ATP含量越高，越能够抗蛋白聚集，在此不题。
因此，看到这里，我又突然寻思，话说这孙猴子在太上老君的八卦炉烧了七七四十九天，没有挂掉，这是不是说明孙猴子体内的ATP含量超高呢？这也可以成为一个研究课题嘛（当然，完全是开玩笑），话说还有人的研究课题是诸葛亮的扇子的羽毛是哪一种鸟的羽毛呢。
“嘿嘿，笑什么笑，我们搞的可是科学！”
参考资料：
1. Patel A et al. ATP as a biologicalhydrotrope. Science. 2017 May 19;356(6339):753-756. doi:10.1126/science.aaf6846.
2. Caspersen C et al. MitochondrialAbeta: a potential focal point for neuronal metabolic dysfunction inAlzheimer's disease. FASEB J. 2005 Dec;19(14):2040-1. Epub 2005 Oct 6.
3. Leuner K,Müller WE, Reichert AS. From mitochondrial dysfunction to amyloid betaformation: novel insights into the pathogenesis of Alzheimer's disease. MolNeurobiol. 2012 Aug;46(1):186-93. doi: 10.1007/s12035-012-8307-4. Epub 2012 Jul26.
4. Trimmer PA et al. Abnormalmitochondrial morphology in sporadic Parkinson's and Alzheimer's disease cybridcell lines. Exp Neurol. 2000 Mar;162(1):37-50.
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