MADISON - 神經(jīng)生物學(xué)的一個基本問題讓人想起起跑線上的一輛賽車：發(fā)動機(jī)正在轉(zhuǎn)速，但制動器已開啟。系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒，但受到嚴(yán)密控制。
當(dāng)燈光閃爍綠色時，汽車開始爆炸。
(相關(guān)資料圖)
當(dāng)不同類型的制動器脫離時，在兩個神經(jīng)細(xì)胞之間的連接處發(fā)生類似的過程。此時，控制神經(jīng)信號化學(xué)物質(zhì)釋放的機(jī)器打開了一個“融合孔”，允許這些神經(jīng)遞質(zhì)逃逸。只有這樣一個信號 - 包含在稱為囊泡的微小包裝中 - 釋放到其他神經(jīng)元。
今天，在自然通訊雜志上，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校神經(jīng)科學(xué)教授埃德溫查普曼描述了該系統(tǒng)的一個關(guān)鍵組成部分 - 制動器或“夾具”，它可防止融合孔完成其形成和開幕。
霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所調(diào)查員查普曼說：“我們需要囊泡來釋放它們的內(nèi)容。”“但釋放并不總是合適的。防止毛孔完全形成和開放同樣重要。但今天，夾緊或抑制毛孔的生理學(xué)問題引起了激烈的爭論。我們相信我們對發(fā)生的事情有一個確定的答案在哺乳動物神經(jīng)元中，它與其他人根據(jù)無脊椎動物神經(jīng)元的研究發(fā)現(xiàn)的不同?！?/p>
融合孔在突觸中形成，即相鄰神經(jīng)元之間的連接。包含“SNARE”蛋白質(zhì)的孔在鈣離子噴射引發(fā)開口之前不能釋放信號。鈣傳感器是一種名為突觸結(jié)合蛋白的蛋白質(zhì)，Chapman現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，它也是融合鉗的關(guān)鍵。
跨越突觸的傳遞構(gòu)成了神經(jīng)系統(tǒng)的每個功能的基礎(chǔ)：發(fā)出肌肉運(yùn)動的信號，回憶童年的記憶，感受一個熱爐或思考微積分問題。這些中的每一個都建立在神經(jīng)信號的復(fù)雜編排上，通過融合孔釋放的囊泡中包含的神經(jīng)遞質(zhì)從一個神經(jīng)元傳遞到另一個神經(jīng)元。
毛孔形成需要SNARE蛋白的發(fā)現(xiàn)獲得了2013年諾貝爾獎。但查普曼和其他人提出了一個關(guān)鍵問題：如果SNARE如此適應(yīng)毛孔，為什么毛孔通常會閉合?
“對突觸有很多關(guān)注，但沒有確定的答案，”他說?！笆鞘裁醋孲NARE不能形成開放的熔合孔?什么是制動器，夾具?什么時候關(guān)閉它直到合適的時間?”
在Nature Communications，Chapman，最近的博士后研究員Nicholas Courtney及其同事報告了他們對兩種候選鉗夾分子的研究：絡(luò)合素和一種稱為syt-1的突觸結(jié)合蛋白。
查普曼說：“從果蠅和蠕蟲中可以得到這種強(qiáng)有力的證據(jù)，即復(fù)合物是夾鉗。”“但我們的新研究排除了在哺乳動物中的作用。
“存在很多混亂，因為不同的模型系統(tǒng)會產(chǎn)生不同的結(jié)果，”查普曼補(bǔ)充道?！暗俏覀冊谝粋€模型系統(tǒng)中采取了長期，全面的觀察 - 在一個盤子里的哺乳動物細(xì)胞。問題是：復(fù)合素或syt-1是夾鉗嗎?還是它們一起工作?”
他發(fā)現(xiàn)，在哺乳動物中，絡(luò)合素不能成為融合鉗，因為它起著積極的作用，實際上有助于打開毛孔。奇怪的是，復(fù)合素通過syt-1輔助該功能。
但syt-1本身能夠夾住毛孔。
“Syt-1因此是長期尋求的制動器，可防止突觸間的錯誤信號，”查普曼說。
Chapman說，賽車類比很合適，因為在神經(jīng)系統(tǒng)中必須有觸發(fā)速度。
“在我們的生理學(xué)中，神經(jīng)末梢具有最嚴(yán)格的調(diào)節(jié) - 毫秒精度，”他說?！爱?dāng)腎臟制造尿液時，它不需要這樣的準(zhǔn)確性。但是神經(jīng)元和神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞[就像那些產(chǎn)生腎上腺素的細(xì)胞]專門用于速度。你需要讓它們準(zhǔn)備好，等待觸發(fā)。突觸是持有的處于被捕狀態(tài)，并且繁榮!它獲得信號，信號通過。突觸的速度決定了我們的大腦工作的速度。這是重要的事情。“
關(guān)鍵詞： 哺乳動物 神經(jīng)系統(tǒng) 神經(jīng)遞質(zhì) 結(jié)合蛋白
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