人死後大腦為何能保存上萬年?牛津揭開謎底
在實驗初始階段，不同環境中的腦組織變化大致相似。首先啟動的是自溶和水解，大量完整蛋白質被切割成更小的片段。但隨著時間推移，肆組樣本逐漸表現出明顯差異。
在能夠持續獲得氧氣補充的環境下，可檢測到的蛋白數量持續下降。其中潮濕有氧組別降解最為劇烈，到實驗結束時，可檢測到的蛋白數量下降約壹個數量級。
缺氧環境則呈現出不同趨勢。盡管大量容易降解的蛋白質同樣消失，但另壹部分肽段並沒有繼續減少，反而由於周圍物質不斷流失，在剩余蛋白質中的相對比例逐漸升高。研究人員將這些片段稱為“耐降解肽段”。
潮濕缺氧組產生了規模最大的耐降解肽段集合，研究人員共檢測到 2,647 種，占該環境相關肽段的 37.4%。與有氧條件相比，缺氧樣本中還出現了更多與氧化還原反應、金屬結合和鈣結合有關的蛋白類別。
這意味著，決定腦組織能否長期留下來的，並不只是有沒有水。真正重要的是，水分和氧氣共同塑造了怎樣的化學環境。
潮濕環境讓分子具有壹定活動空間，也為氧化反應提供了相關條件；但當氧氣受到限制時，這些反應不容易發展成持續擴散的破壞過程。它們可能僅局限於局部發生，並很快在局部終止，最終把附近的蛋白質連接到壹起。
進壹步分析顯示，耐降解肽段留下來的規律“有跡可循”。與容易分解的肽段相比，它們更富含色氨酸、酪氨酸和蛋氨酸等具有氧化還原活性的氨基酸，同時較少出現容易發生水解、破壞性氧化或斷裂的部分。
圖丨 Alexandra Morton-Hayward 收集的腦組織樣本（來源：《衛報》）
更重要的差異來自蛋白質的空間結構。蛋白質的局部結構大致可以分為 α 螺旋、β 折疊等形式。研究人員發現，耐降解肽段中以 β 折疊為主的比例達到 50.2%，高於易降解肽段的 40.8%；相反，耐降解肽段中的 α 螺旋結構相對較少。
β 折疊內部排列緊密，依靠密集的氫鍵相互連接，與更靈活、暴露程度更高的 α 螺旋相比，通常更不容易受到酶和水解反應的攻擊。
他們還發現，耐降解肽段大量集中於與細胞膜結合的蛋白質區域。其中，鈣依賴性磷脂結合結構域在耐降解肽段中的出現頻率，最高可達到易降解肽段的 16 倍。
細胞死亡後，細胞膜逐漸失效，鈣離子平衡被打破。部分蛋白質會持續附著在富含脂質的膜表面。在這些空間狹窄的微環境中，脂質、蛋白質和金屬元素聚集在壹起，氧氣擴散卻受到限制。
需要了解的是，大腦本身擁有較豐富的鐵，包括血紅素、鐵蛋白以及分布在髓鞘、線粒體等結構中的不同鐵儲備。活著時，這些鐵受到細胞嚴格控制；死亡後，調控系統崩潰，鐵可能參與局部自由基反應。
由此產生的自由基既可能破壞蛋白質，也可能使相鄰分子形成共價連接。在氧氣充足的情況下，氧化反應可以持續傳遞，最終造成廣泛斷裂；在缺氧、擴散受限的環境中，反應更可能在局部被終止，並以交聯的形式把蛋白質“鎖”在壹起。
隨著交聯不斷積累，蛋白質的活動性和溶解性下降，酶和水也越來越難進入內部，最終形成不易分解的聚集網絡。這張由蛋白質、脂質和金屬共同參與形成的分子網絡，可能就是古腦保存數千年的關鍵。
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好新聞沒人評論怎麼行，我來說幾句
在能夠持續獲得氧氣補充的環境下，可檢測到的蛋白數量持續下降。其中潮濕有氧組別降解最為劇烈，到實驗結束時，可檢測到的蛋白數量下降約壹個數量級。
缺氧環境則呈現出不同趨勢。盡管大量容易降解的蛋白質同樣消失，但另壹部分肽段並沒有繼續減少，反而由於周圍物質不斷流失，在剩余蛋白質中的相對比例逐漸升高。研究人員將這些片段稱為“耐降解肽段”。
潮濕缺氧組產生了規模最大的耐降解肽段集合，研究人員共檢測到 2,647 種，占該環境相關肽段的 37.4%。與有氧條件相比，缺氧樣本中還出現了更多與氧化還原反應、金屬結合和鈣結合有關的蛋白類別。
這意味著，決定腦組織能否長期留下來的，並不只是有沒有水。真正重要的是，水分和氧氣共同塑造了怎樣的化學環境。
潮濕環境讓分子具有壹定活動空間，也為氧化反應提供了相關條件；但當氧氣受到限制時，這些反應不容易發展成持續擴散的破壞過程。它們可能僅局限於局部發生，並很快在局部終止，最終把附近的蛋白質連接到壹起。
進壹步分析顯示，耐降解肽段留下來的規律“有跡可循”。與容易分解的肽段相比，它們更富含色氨酸、酪氨酸和蛋氨酸等具有氧化還原活性的氨基酸，同時較少出現容易發生水解、破壞性氧化或斷裂的部分。
圖丨 Alexandra Morton-Hayward 收集的腦組織樣本（來源：《衛報》）
更重要的差異來自蛋白質的空間結構。蛋白質的局部結構大致可以分為 α 螺旋、β 折疊等形式。研究人員發現，耐降解肽段中以 β 折疊為主的比例達到 50.2%，高於易降解肽段的 40.8%；相反，耐降解肽段中的 α 螺旋結構相對較少。
β 折疊內部排列緊密，依靠密集的氫鍵相互連接，與更靈活、暴露程度更高的 α 螺旋相比，通常更不容易受到酶和水解反應的攻擊。
他們還發現，耐降解肽段大量集中於與細胞膜結合的蛋白質區域。其中，鈣依賴性磷脂結合結構域在耐降解肽段中的出現頻率，最高可達到易降解肽段的 16 倍。
細胞死亡後，細胞膜逐漸失效，鈣離子平衡被打破。部分蛋白質會持續附著在富含脂質的膜表面。在這些空間狹窄的微環境中，脂質、蛋白質和金屬元素聚集在壹起，氧氣擴散卻受到限制。
需要了解的是，大腦本身擁有較豐富的鐵，包括血紅素、鐵蛋白以及分布在髓鞘、線粒體等結構中的不同鐵儲備。活著時，這些鐵受到細胞嚴格控制；死亡後，調控系統崩潰，鐵可能參與局部自由基反應。
由此產生的自由基既可能破壞蛋白質，也可能使相鄰分子形成共價連接。在氧氣充足的情況下，氧化反應可以持續傳遞，最終造成廣泛斷裂；在缺氧、擴散受限的環境中，反應更可能在局部被終止，並以交聯的形式把蛋白質“鎖”在壹起。
隨著交聯不斷積累，蛋白質的活動性和溶解性下降，酶和水也越來越難進入內部，最終形成不易分解的聚集網絡。這張由蛋白質、脂質和金屬共同參與形成的分子網絡，可能就是古腦保存數千年的關鍵。
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