关键的大脑信号分子需要协调运动才能启动

约翰霍普金斯大学的生物物理学家发现，大脑和脊髓中神经细胞之间通信所必需的蛋白质组合的完全激活需要该组合的一些片段进行大量有组织的来回运动。他们说，他们的研究可能揭示了蛋白质组合中的多个位点，这些位点可以用作药物靶点，使其在癫痫、精神分裂症、帕金森症和阿尔茨海默病等神经系统疾病中的活性正常化。

8月7日在线发表在《神经元》(Neuron)杂志上的研究结果摘要显示，所谓的离子型谷氨酸受体的完全激活比之前想象的要复杂得多。除了受体“接收”并压制谷氨酸信使分子时发生的预期形状变化外，当谷氨酸结合少于四个时，蛋白质组合的四个片段也会相互来回摆动。

约翰霍普金斯大学医学院生物物理和生物物理化学助理教授Albert Lau博士说:“我们相信，我们的研究是第一个显示部分激活状态下突出的神经受体蛋白集合的分子结构和行为的研究。”

Lau指出，谷氨酸受体存在于大脑和脊髓中每个神经细胞的外层，负责将化学信息——从邻近神经细胞释放谷氨酸分子——转化为电信息，即带电粒子流入接收神经细胞。他补充说，如果这些受体被破坏，我们大脑中神经细胞之间的交流就会急剧减少，大脑的正常功能也会受到严重损害。Lau说，受体功能异常与许多神经系统疾病有关，因此是药物治疗的潜在靶点。

刘解释说，每个谷氨酸受体是一个由四个蛋白质片段组成的组合，它有一个口袋，可以像捕蝇草一样捕捉谷氨酸。在谷氨酸结合片段的下面是嵌入在细胞外膜中的其他四个片段，以形成带电粒子流过的通道。当没有谷氨酸与受体结合时，通道关闭;受体的完全激活和通道的完全打开发生在四种谷氨酸结合时，每一种谷氨酸都连接到不同的口袋。

Lau说，在此之前，研究人员认为受体激活的水平仅仅与谷氨酸结合过程中每个谷氨酸结合片段改变形状的程度相对应。利用计算机建模、分子结构的生物物理“成像”、生物化学分析和单个细胞的电监测的结合，研究人员梳理了从零激活到完全激活之间的一些步骤。他们能够证明，这四个谷氨酸结合片段，除了抑制谷氨酸外，当少于四个谷氨酸结合时，也会成对地来回摇摆。

Lau说:“目前还不清楚这种摇摆运动是如何影响受体功能的，但我们现在知道，激活不仅仅取决于每个谷氨酸结合片段的抑制程度。”先前针对该受体的药物开发主要针对4个谷氨酸结合袋。他补充说:“我们对这种分子运动的发现可以通过揭示受体上额外的药物结合位点来帮助药物的开发。”