鈣通道的成分在突觸形成中起決定性作用。由于所涉及的實驗挑戰(zhàn)，這是一項包含十多年研究的研究的令人驚訝的結(jié)論。研究結(jié)果發(fā)表在PNAS上今天。位于奧地利克雷姆斯的卡爾·蘭德斯坦納健康科學(xué)大學(xué)(KL Krems)的心理健康與神經(jīng)科學(xué)研究計劃中的實驗室致力于研究所謂的電壓門控鈣通道的調(diào)節(jié)蛋白的神經(jīng)元功能。近年來，這些稱為α2δ的蛋白質(zhì)已成為神經(jīng)細(xì)胞之間突觸傳遞的重要調(diào)節(jié)劑。這些蛋白質(zhì)的當(dāng)前發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵地調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中興奮性突觸的形成，但是令人驚訝。
神經(jīng)帶電。生動的畫面，但考慮到離子流實際上會傳遞與現(xiàn)實相距不遠(yuǎn)的神經(jīng)信號。神經(jīng)細(xì)胞之間的信號傳遞取決于電壓門控鈣通道。這些通道觸發(fā)突觸(神經(jīng)元之間的連接)處神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，從而調(diào)節(jié)大腦的高級功能，例如學(xué)習(xí)和記憶。α2δ蛋白是鈣通道的調(diào)節(jié)成分，并且還充當(dāng)加巴噴丁(一種用于治療癲癇和神經(jīng)性疼痛的藥物)的靶標(biāo)。但是，由于特定的原因，要弄清這些蛋白質(zhì)的突觸功能已被證明是極其困難的。在一項由十年研究組成的項目中，由KL Krems生理學(xué)系主任Gerald Obermair教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組現(xiàn)已在心理健康與神經(jīng)科學(xué)研究計劃中確定了這種蛋白質(zhì)令人驚訝的基礎(chǔ)性新功能。
三步淘汰賽
表征蛋白質(zhì)的最新方法包括“敲除”蛋白質(zhì)的基因，然后分析各種細(xì)胞功能的結(jié)果。但是，大腦中存在三種不同類型的α2δ蛋白-這三種同工型中的每一種都可以在一定程度上補(bǔ)償其他蛋白的損失。正如Obermair教授所解釋的那樣，這一事實帶來了重大的實驗挑戰(zhàn)：“每個同工型均由其自身的基因編碼。如果我們敲除其中一個，則至少在某種程度上，其他蛋白質(zhì)會作為替代品進(jìn)入。因此，我們有了提出一個實驗?zāi)Ｐ?，其中三個基因都不表達(dá)。” 事實證明，這是一個巨大的實驗挑戰(zhàn)，成功率不到5%。但是，在克服了這一障礙之后，團(tuán)隊取得了獨特的新穎發(fā)現(xiàn)。
Obermair教授說：“我們的發(fā)現(xiàn)給出了令人驚訝的結(jié)論：突觸前α2δ蛋白對于形成興奮性突觸絕對必不可少。”奧地利因斯布魯克醫(yī)科大學(xué)發(fā)起的多年研究成果表明。“α2δ蛋白的這一新作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了細(xì)胞鈣電流的調(diào)控。” 奧伯麥爾(Obermair)團(tuán)隊和其他人最近的出版物已經(jīng)提出了α2δ蛋白的“反式突觸”功能，但是，這種新的基本作用并不立刻明顯。但是，在許多實驗過程中，部分是與其他國際實驗室合作，例如由奧地利科學(xué)技術(shù)研究所重本龍一教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，逐漸得出了結(jié)論性的圖景。
α2δ蛋白的特殊作用
實驗表明，沒有α2δ蛋白的神經(jīng)細(xì)胞突觸不能釋放神經(jīng)遞質(zhì)。此外，它們還缺乏鈣通道以及突觸神經(jīng)遞質(zhì)囊泡的關(guān)鍵成分。這導(dǎo)致神經(jīng)末梢的分化不足，并隨后使突觸后神經(jīng)細(xì)胞上的谷氨酸受體減少。這一起表明α2δ蛋白組織了突觸兩側(cè)之間的橋接。最后，遺傳細(xì)胞療法被用來證明大腦中發(fā)現(xiàn)的三種類型的α2δ蛋白中的每一種都能夠恢復(fù)突觸的形成和突觸功能，突顯了這些蛋白的中心位置?？傊?，實驗揭示了α2δ蛋白在組織興奮性突觸中的關(guān)鍵作用。
Obermair教授說：“α2δ蛋白在神經(jīng)細(xì)胞之間連接的形成和分化中起著顯著作用。” “這項研究影響了我們對突觸連接形成的基本理解。實際上，它甚至暗示α2δ可能是突觸周圍組織的成核點。” 目前的發(fā)現(xiàn)將有助于人們對該蛋白質(zhì)在神經(jīng)系統(tǒng)疾病和神經(jīng)精神疾病的臨床表現(xiàn)中的作用的進(jìn)一步了解，從而有助于將這些開創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為對患者具有附加價值。
標(biāo)簽： 離子通道成分
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