著名科学家Nature发表重要研究成果

【字体: 时间:2015年09月09日 来源:生物通

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  俄勒冈健康与科学大学、加州大学、HHMI的科学家们日前通过冷冻电镜阐明了甘氨酸受体的作用机制。这项研究发表在九月七日的Nature杂志上,文章的通讯作者是结构生物学牛人Eric Gouaux,冷冻电镜专家程亦凡博士也参与了这项研究。

  

生物通报道:在中枢神经系统中,神经递质门控离子通道能够根据神经递质的结合情况,调节穿过神经元细胞膜的离子流,介导快速的兴奋性和抑制性信号传导。

甘氨酸是神经系统的主要抑制性递质,它通过甘氨酸受体(GlyR)起作用,打开氯离子通道进而抑制神经元的激发。GlyR控制着多种运动和感知功能,包括视觉和听觉。GlyR发生突变与自闭症、过度惊吓等神经疾病有关。由于缺乏高分辨率的结构数据,人们对甘氨酸受体的分子机制还知之甚少。

俄勒冈健康与科学大学、加州大学、HHMI的科学家们日前通过冷冻电镜阐明了甘氨酸受体的作用机制。这项研究发表在九月七日的Nature杂志上,文章的通讯作者是结构生物学牛人Eric Gouaux,冷冻电镜专家程亦凡博士也参与了这项研究。程亦凡博士是加州大学旧金山分校的副教授,他原本是物理学博士,后来改用物理学方法研究生物问题。 近来程博士在冷冻电镜方面陆续发表了多项重要成果,受到了广泛的关注。

研究人员对斑马鱼的α1 GlyR进行了研究,使其分别与士的宁、甘氨酸、甘氨酸/伊维菌素结合。士的宁(Strychnine)是一种有毒的生物碱,能够拮抗GlyR阻断氯离子流。甘氨酸在GlyR上的结合位点与士的宁相同,它的作用是促进通道开启,允许氯离子流过。而伊维菌素(ivermectin)能通过别构机制增强甘氨酸诱导的离子流,调控GlyR的活性。

随后他们通过单颗粒冷冻电镜(cryo-EM)揭示了拮抗剂、激动剂、别构调节物与GlyR之间的分子互作。研究表明,拮抗剂士的宁将GlyR锁定在关闭状态,激动剂甘氨酸将GlyR稳定在开启状态,而甘氨酸/伊维菌素复合物使GlyR处于半开状态。

结构生物学曾经是X射线晶体学技术的天下,现在冷冻电镜(cryo-EM)逐渐有了后来居上之势。随着硬件设备和软件算法等方面的突破,冷冻电镜越来越受到重视。该技术的优势在于不需要结晶,样品用量很少,可以在短时间内同时获得多个复合体状态的三维结构。(延伸阅读:程亦凡博士连发两篇Cell介绍突破性技术

GlyRCys-loop受体家族中的一员,这类受体神经系统中有着突出作用,是许多天然物质和人工试剂的作用靶标。这项研究不仅阐明了GlyR的作用机制,也有助于解读Cys-loop受体的结构。

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Glycine receptor mechanism elucidated by electron cryo-microscopy

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