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揭示大脑中关键电学开关的结构

日期: 2019-04-24
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科学家们已经揭示了大脑中和学习、记忆、行为和心情有关的关键受体的结构。这项新研究发表在《Science》上,研究人员第一次揭示了AMPA受体处于天然状态下的结构。这项发现将为揭开一系列神经系统障碍和疾病背后的机制带来新思路。

揭示大脑中关键电学开关的结构

图片来源:Science

“大脑中有一些基本的电学开关。”该研究通讯作者、俄勒冈健康与科学大学(Oregon Health and Science University,OHSU) Vollum研究所资深科学家及霍华德·休斯医学研究所研究员Eric Gouaux博士说道。“如果这些开关不正常工作,大脑功能就会受损,这可能会导致疾病突然发作,记忆丢失和像阿尔兹海默症这样的神经退行性疾病。”

来自美国OHSU和西北太平洋国家实验室(PacificNorthwestNationalLaboratory,PNNL)能源部的科学家们一起使用冷冻电子显微镜和质谱揭示了啮齿类动物体内AMPA受体的结构和亚基排列。AMPA受体由神经递质谷氨酸盐激活,形成可渗透的离子通道,在整个神经系统的细胞间传递信号。通过揭开啮齿类动物体内这个受体工作结构的组成,科学家们能够从死亡人体的大脑中分离出相同的结构并进行比较,可能因此找到健康人的AMPA受体和患神经退行性疾病的人的AMPA受体的结构和组成之间的差别。

“这令我们十分兴奋。”Gouaux说道。“尽管结果不一定如意,但是我们想做的是研究清楚患病人体内的这些受体与健康人的受体之间的差别,从而找到可能的治疗方法。如果我们能够找到这些疾病的新机制,这将为开发新疗法提供新思路。”

而为结构生物学带来革命性突破的冷冻电子显微镜技术为这项研究奠定了基础,科学家们可以使用冷冻透射电镜研究受体在天然状态下的结构,使得研究人员可以在近乎原子尺度的水平观察生物分子。

“这是一项非常敏感的技术,而你只需要很少量的分子就可以进行检测分析。”Gouaux说道。“现在我们才是真正在这些受体的天然状态下观察它们的结构。”


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