科学家们在行动中捕获主要脑受体的第一象

哥伦比亚大学医疗中心（CUMC）研究人员已经捕获了AMPA-Subtype谷氨酸受体的第一个三维快照。调节大脑中大多数电信带的受体参与了几个重要的大脑活动，包括记忆和学习。

调查结果今天发表在自然。

“随着我们的新发现，我们现在可以是第一次可视化神经递质谷氨酸打开谷氨酸受体离子渠道，“亚历山大Sobolevsky，博士，生物化学副教授和分子生物物理学在哥伦比亚和纸张的高级作者。“这是直接影响学习和记忆的基本过程，并发现其结构决定簇是自90年代以来分子神经科学的主要目标。”

大脑中的大多数信令都是触发的谷氨酸，一种在称为谷氨酸受体的神经元表面上激活蛋白质的神经递质。谷氨酸受体提出了各种高认知功能，包括学习和记忆。AMPA受体是谷氨酸受体，其开放和关闭非常迅速 - 少于毫秒 - 并且参与大脑的快速过程，例如生物对其周围环境的快速感知和反应。

以前，SoboLevsky Lab单独破译AMPA受体的结构，并与调节突触连接速度和强度的其他蛋白质复合物。在目前的研究中，研究人员在动作中捕获了AMPA受体，因为谷氨酸激活受体以允许离子流过其通道并引发大脑中的信号传导。这为受体如何调解脑功能的第一精确洞察提供了第一精确的见解。

为了冻结AMPA受体在活跃状态下，研究人员用Stargazin融合了一种调节蛋白，该蛋白质提示渠道开放。它们捕获的图像表明，当存在诸如谷氨酸的信号分子时，AMPA受体的入口由四个单元组成，如相机的虹膜或光圈，以露出其孔。为了通过，受体呼吸离子，睁大其通道的直径，以及专门的通道孔隙衬里将离子置于细胞中。

“这些新的基本发现对我们对谷氨酸的神经递质的理解有影响，我们的大脑主要的神经递质是”Edward C. Twomey，A在CUMC和第一作者的博士学位。“了解这些过程将影响未来对神经变性疾病和药物设计的谷氨酸受体信号传导的未来研究。”

为了研究受体，Sobolevksy的团队使用了低温电子显微镜，一种技术捕获分子的二维图像阵列，并将它们组合成三维结构图像。该方法由共同作者Joachim Frank，博士学位，生物化学教授和分子生物物理学和CUMC的生物科学领先。

谷氨酸缺陷受体或者他们介导的方法涉及神经退行性疾病，例如阿尔茨海默病，帕金森病，亨廷顿疾病，多发性硬化症和青光眼;焦虑，抑郁，精神分裂症和药物使用障碍等精神疾病;以及急性疾病等脑创伤和中风。活性AMPA受体的新结构以及对激活机制的理解，为开发治疗方法的实心平台，以治疗与谷氨酸受体功能障碍相关的神经疾病。

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