《Science》杂志发表的一项研究揭示了大脑中的关键“电子开关”

【字体: 时间:2019年04月15日 来源:

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  啮齿类动物模型中AMPA受体的天然结构可能有望解开阿尔茨海默病等疾病背后的真正机制。

  

科学家揭示了大脑中与学习、记忆、行为和情绪相关的关键受体的结构。

这项发表在《Science》杂志上的新研究首次揭示了AMPA受体在其天然状态下的结构。这一发现可能导致人们对神经系统紊乱和疾病背后的机制有了新的认识。

“这些是大脑的基本电子开关,”通讯作者、Jennifer和Bernard Lacroute神经科学终身席位高级科学家、霍华德休斯医学院研究员Eric Gouuux说。“如果这些开关不能正常工作,那么大脑就不能正常工作。它会导致癫痫发作、记忆力丧失和神经退行性疾病,如阿尔茨海默。”

俄勒冈健康与科学大学(OHSU)和美国能源部太平洋西北国家实验室的研究人员使用低温电子显微镜和靶向质谱来揭示啮齿类动物AMPA受体的结构和亚单位排列。AMPA受体被神经递质谷氨酸激活,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。

通过辨别啮齿类动物的工作结构组成,科学家可以在人脑的尸检样本中分离出相同的结构,并进行了比较。随后,研究人员很快就会发现健康AMPA受体的结构和组织与神经退行性疾病患者的结构和组织之间的差异,事实上,OHSU的科学家们正在进行这项工作。

“这太令人兴奋了,”OHSU说。“我们还不能肯定,但我们要做的是了解这些受体在人类毁灭性疾病中的不同,这些疾病目前几乎没有治疗方法。如果我们能对这种疾病的机制有了新的认识,它将为治疗提供新的方向。”

这项新发现是通过一项正在彻底改变结构生物学领域的技术实现的。

低温冷冻电镜(cryo-EM)大大提高了科学家辨别自然或自然状态下单个受体的能力。以前,Gouaux依靠X射线结晶学来观察中枢神经系统的重要结构,然而,这项技术要求科学家们将大量相同的分子堆积起来,使它们能够结晶,从而形成一幅关于它们自身结构的人造图像。

cryo-EM使科学家能够看到原子细节附近的分子。

“这是一种敏感的技术,你只需要少量的分子,”Gouaux说。”现在我们可以检查真正的受体,因为它存在于其天然状态下。”

原文检索:Architecture and subunit arrangement of native AMPA receptors elucidated by cryo-EM

(生物通:伍松)

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