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2号站科学家绘制所谓“神经递质:钠信号传递”的新结构

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哥本哈根大学(University of Copenhagen)绘制了一种名为“神经递质:钠信号传递体”的新结构。这一发现增加了研究人员对大脑中神经递质的了解,并可能开发出治疗多动症、抑郁症和癫痫等病症的更好药物。
 
经过五年的实验,哥本哈根大学的研究人员已经成功地结晶并绘制了LeuT的新构象,LeuT是一种细菌蛋白,二号站平台与大脑中所谓的神经递质转运蛋白属于同一家族。
 
这些转运蛋白是位于细胞膜上的特殊蛋白质。作为一种真空吸尘器,它们重新吸收一些神经细胞释放的神经递质,这些递质是在向彼此发送信号时释放的。
 
一些药物或物质通过阻断转运体,增加神经细胞外的某些神经递质数量来起作用。例如,抗抑郁药抑制神经递质血清素的再摄取,而可卡因等麻醉剂则抑制神经递质多巴胺的再摄取。
 
转运蛋白对于调节大脑神经元之间的信号传递,从而平衡整个系统的工作非常重要。你不能没有他们。”
 
卡米尔·格弗雷德,第一作者,生物医学科学系副教授,在研究期间,他是神经科学系的博士后
 
“这项新发现不仅为我们提供了关于复杂转运蛋白的额外基础科学知识。它还具有开发药理方法的前景,我们可以利用这些方法改变转运蛋白的功能。换句话说,这一发现可能会带来更好的药物。
 
从细菌到人类大脑
 
在进化过程中,转运蛋白来自于最原始的细菌,这些细菌为了生存,2号站注册登录从环境中吸收营养,比如氨基酸。
 
从那时起,专门的运输工具已经发展到可以完成各种各样的功能。例如,将神经递质传输到人类大脑的神经元中。然而,基本原理是一样的,即转运蛋白的功能是通过交替打开和关闭细胞的内部和外部来实现的。
 
当一个转运体向外打开时,它可能会捕获传递物质或氨基酸。然后,这种蛋白质利用钠离子来改变它的结构,这样它就会向外关闭,而不是向细胞内部打开,在那里运输的物质被释放和吸收。
 
完整的循环
 
近年来,x射线晶体学使研究人员能够描绘出运输机制的三个阶段:向外开放、向外封闭和向内开放。
 
为了完成这个循环,研究人员早就得出结论,蛋白质一定有一个向内封闭的阶段。然而,由于这种结构是不稳定的,长期以来很难冻结它,因此无法绘制它的地图。
 
但现在,经过多次试验,哥本哈根大学的研究人员成功地保留了一种用于传输亮氨酸的转运蛋白——亮氨酸——正是在这个阶段。
 
“我们已经为此工作了五年,无论我们做什么,我们从来没有得到我们想要的结构。”神经科学系的教授兼系主任Ulrik Gether说:“但是突然之间就发生了。”
 
“我们的研究实际上——我想说——是‘缺失的一环’。”这种结构已经消失了,了解转运体所经历的整个循环是很重要的,”他补充道。
 
更多发现的关键
 
Ulrik Gether解释说,解决这个长期存在的谜题的关键部分是转运蛋白的突变,部分是亮氨酸被相关的,但稍微大一点的苯丙氨酸分子取代。

可以这么说,这种组合使转运蛋白在理想的位置上停留了足够长的时间,以便研究人员对其结构进行提纯、结晶和定位。
 
同时,Ulrik Gether解释说,不同类型的转运蛋白之间高度的相似性使研究人员能够将它们与其他多种神经递质的转运蛋白进行比较。
 
“现在我们对LeuT有了更多的了解,结果可能会转移到其他神经递质的转运体上。”Ulrik Gether说:“我们相信我们可以推广并创造出更好的模型,例如,多巴胺、血清素和GABA转运体,它们分别是治疗多动症、抑郁症和癫痫的药物靶点。”
 
据该部门负责人表示,下一步是继续研究在人类神经细胞中发现的转运蛋白。

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