科学家解析人脑中“刹车神经”结构

2018-08-30 中国科学报

  辗转反侧睡不着的夜晚,你的大脑可能处于异常兴奋的状态。这与大脑中一种叫GABA的神经递质有关,它们对调节大脑的兴奋性至关重要。浙江大学生命科学研究院叶升实验室与浙江大学冷冻电镜研究中心合作,通过单颗粒冷冻电镜技术,第一次对人脑中的“刹车”——GABAA受体进行原子分辨率的解析,得到了一种处于开放状态的GABAA受体三维结构。8月23日,《细胞研究》杂志在线发表了该研究论文。

  这是浙江大学冷冻电镜中心自2017年成立以来解析的第一个以单颗粒冷冻电镜技术得到的蛋白质原子分辨率结构。审稿人认为,这项研究是后续对GABAA受体开展生物学和药理学研究的基础,将为药物开发和临床治疗提供重要信息。

  人脑中有30%的神经元能够被GABA结合,神经元接收GABA的蛋白就是GABAA受体,也就是那个“刹车”。“刹车”作用可以分为两类:一种是相位性调节,只有开或者关两种类型;一种是紧张性调节,是调节神经对于外界刺激的敏感程度。

  GABA保障着神经活动的稳态。如果大脑中的“刹车”出了问题,就会引发失眠、焦虑、抑郁等一系列神经问题。

  GABAA受体是在一次偶然中被发现的,当时,人们偶然发现苯二氮卓具有镇静催眠的作用。科学家顺藤摸瓜,找到了这个“刹车”GABAA受体,它是一个氯离子通道,通过开关离子通道来发挥功能。但是发现20多年来,人们对于GABA如何选择性结合到受体、如何让受体“开门”等机制,依然不清楚。

  诞生于2013年的冷冻电镜技术,是人类理解生命现象的“神助攻”。它能在原子级的分辨率下观察蛋白的结构。蛋白的结构千变万化,也深刻决定着它的功能与活性。

  据了解,今年6月到目前为止,全球共有四个实验室报道了四种不同的GABAA受体的三维结构,分别为英国牛津大学、美国西南医学中心、俄勒冈健康中心和浙江大学。GABAA受体结构的解析,为进一步开展药物和GABAA受体之间的相互作用,开发更有效、更安全的药物,打下了坚实的基础。

  或许,在未来的某一天,在你辗转反侧无法入睡的时刻,可以吞下一颗药丸,药物定向作用到GABAA受体,让大脑中的“刹车”恢复正常工作,你可安然入睡,且没有任何副作用。

  相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41422-018-0077-8

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