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研究发现脑细胞之间的交流可以通过多个信使进行微调

2018-12-30 19:31:22 • 来源：

你可以说，没有一个脑细胞是孤立的。健康的神经元必须与相邻的神经元进行交流，它们依靠一种叫做“激肽”的蛋白质来完成这一过程。

研究发现脑细胞之间的交流可以通过多个信使进行微调

在最近发表在《科学报告》(Scientific Reports)上的一项新研究中，佛罗里达斯克里普斯研究中心(Florida campus of Scripps Research)的科学家们研究了蛋白质家族中不同运动成员的作用。他们的研究拓展了对神经元如何交流的基本理解。他们的发现之一是，单个神经元可以同时拥有多个运动中的运动蛋白，这可能会给它们提供一种微调沟通的方式。

斯克里普斯研究所的副教授、这项新研究的资深作者Sathyanarayanan Puthanveettil博士说:“研究运动蛋白非常非常重要，因为它们在早期大脑发育和学习以及神经退行性疾病(如ALS)中的作用。”“这项研究帮助我们理解基因和蛋白质调节神经元之间沟通的复杂方式。”

想象一下高速公路上的卡车之类的电动汽车是很有帮助的。这些蛋白质沿着称为微管的细胞结构移动，将蛋白质、rna和其他基因产物从细胞中心运输出去。科学家们知道这个过程对于神经元之间的交流很重要，这种交流被称为突触传递，但具体细节还不清楚。

Puthanveettil和他的同事也想知道为什么大约40种不同的运动蛋白在神经元中起作用。“没有人真正仔细研究过他们的贡献，”Puthanveettil说。

利用电生理学和荧光成像技术，科学家们研究了18个小鼠体内运动素家族的代表。他们集中研究了这些蛋白质在大脑海马区的神经元中是如何工作的，海马区对学习和记忆至关重要。很快，科学家们惊奇地发现其中7种基因在神经元的交流中没有起到关键作用。其他11种激素会影响被称为突触传递的通讯振幅或频率。

科学家们认为这些激酶可能有助于细胞间的交流，所以他们惊奇地发现其中三种激酶实际上抑制了突触的传递。

然后同样出乎意料的是，科学家们发现至少有三种运动蛋白，包括抑制交流的，可以在同一个神经元中表达。“这意味着神经元的交流比我们想象的要复杂得多，”普坦韦蒂尔说。“神经元如何整合这些不同的运动蛋白?”他们是如何被控制的?

一种理论认为，神经元可能使用不同的激素来微调它们的通讯。

接下来深入研究了一种名为Kif11的驱动蛋白的工作原理。这是一种抑制交流的奇怪的基因。科学家们发现，降低神经元中的Kif11水平可以让某些受体更好地帮助发送信号。这是科学家首次展示了激素类药物抑制交流的部分机制。

“因为我们不知道任何麻醉品机制作为一种抑制性突触传递的约束,确定机制推动Kif11将非常有助于了解神经元将能够使用Kif11校准突触功能,“说Supriya Swankar,博士,博士后研究员斯克里普斯研究和研究co-first作者。

Puthanveettil说，需要做更多的工作来理解驱动运动素的机制。最后，我们的目标是了解大脑的基本工作原理，从而为沟通出现问题的疾病提供线索。

“最重要的信息是，大脑中有一些重要的分子，它们以不同的方式调节神经沟通，它们的调节对健康的大脑很重要，”该研究的第一作者之一、斯克里普斯研究所(Scripps research)前研究员约塞夫·阿夫恰卢莫夫(Yosef Avchalumov)博士说。“了解这些分子作用的下一个关键步骤将是在疾病状态下研究它们，比如阿尔茨海默病、帕金森病和其他一些神经系统疾病。”

这项研究的其他作者，“Kif11和Kif21B蛋白激酶家族通过不同的机制抑制兴奋性突触传递”，来自Scripps Research的Bindu L. Raveendra和Eddie Grinman。

这项研究得到了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health) (5R01MH094607-05和5R21MH108929-02)、美国国家科学基金会(National Science Foundation) (award number为1453799)和佛罗里达棕榈滩和马丁县社区基金会(Community Foundation for Palm Beach)洛蒂法国刘易斯基金会(Lottie French Lewis Fund)在阿尔茨海默氏症药物发现方面的培训资金的支持。

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