科學(xué)家解析人腦中“剎車神經(jīng)”結(jié)構(gòu)

輾轉(zhuǎn)反側(cè)睡不著的夜晚，你的大腦可能處于異常興奮的狀態(tài)。這與大腦中一種叫GABA的神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)，它們對(duì)調(diào)節(jié)大腦的興奮性至關(guān)重要。浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院葉升實(shí)驗(yàn)室與浙江大學(xué)冷凍電鏡研究中心合作，通過(guò)單顆粒冷凍電鏡技術(shù)，第一次對(duì)人腦中的“剎車”——GABAA受體進(jìn)行原子分辨率的解析，得到了一種處于開放狀態(tài)的GABAA受體三維結(jié)構(gòu)?！都?xì)胞研究》雜志在線發(fā)表了該研究論文。

這是浙江大學(xué)冷凍電鏡中心自2017年成立以來(lái)解析的第一個(gè)以單顆粒冷凍電鏡技術(shù)得到的蛋白質(zhì)原子分辨率結(jié)構(gòu)。審稿人認(rèn)為，這項(xiàng)研究是后續(xù)對(duì)GABAA受體開展生物學(xué)和藥理學(xué)研究的基礎(chǔ)，將為藥物開發(fā)和臨床治療提供重要信息。

人腦中有30%的神經(jīng)元能夠被GABA結(jié)合，神經(jīng)元接收GABA的蛋白就是GABAA受體，也就是那個(gè)“剎車”?！皠x車”作用可以分為兩類：一種是相位性調(diào)節(jié)，只有開或者關(guān)兩種類型；一種是緊張性調(diào)節(jié)，是調(diào)節(jié)神經(jīng)對(duì)于外界刺激的敏感程度。

GABA保障著神經(jīng)活動(dòng)的穩(wěn)態(tài)。如果大腦中的“剎車”出了問(wèn)題，就會(huì)引發(fā)失眠、焦慮、抑郁等一系列神經(jīng)問(wèn)題。

GABAA受體是在一次偶然中被發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)，人們偶然發(fā)現(xiàn)苯二氮卓具有鎮(zhèn)靜催眠的作用?？茖W(xué)家順藤摸瓜，找到了這個(gè)“剎車”GABAA受體，它是一個(gè)氯離子通道，通過(guò)開關(guān)離子通道來(lái)發(fā)揮功能。但是發(fā)現(xiàn)20多年來(lái)，人們對(duì)于GABA如何選擇性結(jié)合到受體、如何讓受體“開門”等機(jī)制，依然不清楚。

誕生于2013年的冷凍電鏡技術(shù)，是人類理解生命現(xiàn)象的“神助攻”。它能在原子級(jí)的分辨率下觀察蛋白的結(jié)構(gòu)。蛋白的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，也深刻決定著它的功能與活性。

GABAA受體結(jié)構(gòu)的解析，為進(jìn)一步開展藥物和GABAA受體之間的相互作用，開發(fā)更有效、更安全的藥物，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。