Nature首次揭示了参与记忆和学习的关键受体的结构

【字体: 时间:2021年05月14日 来源:Oregon Health & Science University

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  这项新的研究集中在谷氨酸受体的结构和功能上。谷氨酸受体是一种神经递质受体,参与大脑海马区神经细胞之间的信号感应。这项研究揭示了海马中谷氨酸受体的三个主要复合物的分子结构。

  

海马区是大脑中负责记忆和学习的部位。科学家近日首次揭示了海马区重要受体周围的结构。这项研究由俄勒冈健康与科学大学开展,于5月12日发表在《Nature》杂志上。

这项新的研究集中在谷氨酸受体的结构和功能上。谷氨酸受体是一种神经递质受体,参与大脑海马区神经细胞之间的信号感应。这项研究揭示了海马中谷氨酸受体的三个主要复合物的分子结构。

通讯作者Eric Gouaux博士认为,研究结果也许有助于癫痫等疾病的药物开发。“癫痫症可能有很多种原因。如果知道某个人癫痫发作的根本原因,那么您也许能够开发出小分子来调节这种活性。”

俄勒冈健康与科学大学的研究人员利用小鼠模型,通过一种基于单克隆抗体的化学试剂来分离谷氨酸受体及其周围亚基的复合物,从而取得了突破。之后,他们采用最先进的冷冻电子显微镜对这些复合物进行成像。

Goaux博士预计,这项技术将改变结构生物学。“它为特异性靶向治疗某种疾病所需的分子提供了可能。”

“很多药物开发都是基于结构的,你需要看到锁的样子,然后开发出一把钥匙。如果根本不知道锁是什么样子,那么开发钥匙就会困难得多,”他说。

以往,科学家们只能依靠在组织培养中融合DNA片段,通过人工改造受体来模拟实际的受体。然而,这种技术有明显的缺点。

“它不能完美地起作用,因为真正的受体被一系列额外的(有时甚至是未知的)亚基所包围,”Goaux博士说。

此次开发的新型单克隆抗体试剂让研究人员能够从小鼠的脑组织中分离出真正的谷氨酸受体。然后,他们就可以通过cryo-EM对这些样品进行接近原子水平的成像,这使得他们能够捕捉到三种类型的谷氨酸受体及其辅助亚基的整体复合物。

Goaux博士表示:“这在以往是不可能的,因为我们没有很好的方法来分离分子,也没有办法看到它们的样子。因此,这是一个格外令人兴奋的进展。”

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Jie Yu, Prashant Rao, Sarah Clark, Jaba Mitra, Taekjip Ha, Eric Gouaux. Hippocampal AMPA receptor assemblies and mechanism of allosteric inhibition. Nature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-03540-0


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