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科学家解出人脑中“刹车”模样

发布日期:2018-10-09 16:38:39   发稿人:安徽省科学技术厅网    来源:科技日报    阅读:

中国科技网•科技日报讯(记者 江耘)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。科学家认为,这与大脑中一种叫GABA(g-氨基丁酸)的神经递质有关,它们负责在神经系统中“踩刹车”,对调节大脑的兴奋性至关重要。

浙江大学科学家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。该成果在《Cell  Research》杂志在线发表。

GABA是哺乳动物中枢神经系统一种重要的抑制性神经递质,它们调节作用在于让神经功能免于过度兴奋或者过于敏感。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。我们这次研究的是第二种GABAA受体。” 浙江大学生命科学研究院教授叶升说道。

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”就是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,关于如何GABA如何选择性结合到受体仍不清楚。

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”。在冷冻电镜中心,科研人员将纯化的人源GABAA受体滴在特制的铜网上,并快速冷却到零下190度。科学家在电镜下清晰地看到一个个蛋白,并通过计算机最终绘制出GABAA受体分辨率为3.5埃(1埃=0.1纳米)的三维原子结构。

从俯视图上看,GABA结合在受体上时,像一把钥匙打开了中央的孔道,氯离子得以经过通道,神经信号因此进一步传递。

据了解,今年6月至今,全球共有英国牛津大学、美国西南医学中心、俄勒冈健康中心和浙江大学四个实验室报道了不同的GABAA受体的三维结构。

科学家认为,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、安全的药物打下了基础。