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神经科学家鉴定出一种允许大脑细胞抑制其敏感性的蛋白质

发布时间:2018-05-16  点击数:[1]

em在一项新发表的研究中,来自MIT的神经科学家发现了一种允许脑细胞抑制其敏感性的蛋白质。 / em

加强和削弱神经元之间的连接,即突触,对大脑的发育和日常功能至关重要。神经元削弱其突触的一种方式是吞食其表面上的受体,通常对谷氨酸是大脑兴奋性化学物质之一。

在一项新的研究中,麻省理工学院神经科学家已经详细说明了这种受体重吸收的发生过程,从而使神经元摆脱不需要的连接并抑制过度兴奋情况下的敏感性。

“拉入和放出受体是一个动态的过程,它受到神经元环境的高度调控,”脑力和认知科学教授,麻省理工学院Picower研究所学习和记忆成员Elly Nedivi说。 “我们对受体如何被吸引以及监管途径如何影响的理解一直很差。”

Nedivi及其同事发现,一种称为CPG2的蛋白质是这种调节的关键,这一点值得注意,因为CPG2人类版本的突变先前与躁郁症有关。 “这为测试各种人类突变及其在细胞水平上的影响奠定了基础,”Nedivi说,他是1月14日当代生物学论文的资深作者,他描述了这一发现。

该论文的第一作者是前Picower学院博士后Sven Loebrich。其他作者还有技术助理Marc Benoit,麻省理工学院毕业生Jaclyn Konopka,前博士后Joanne Gibson,以及Broad Institute斯坦利精神病研究中心转化研究主任Jeffrey Cottrell。

形成一座桥

神经元通过神经递质例如谷氨酸从突触前向突触后神经元传递突触。这种沟通使大脑能够协调活动并存储新的记忆等信息。

以前的研究表明,突触后细胞可以主动拉入其中的一些受体,这种现象称为长期抑郁症(LTD)。这个重要的过程允许细胞削弱并最终消除不良连接,并重新校准其设定点以进一步激发。它还可以通过让他们对持续刺激不那么敏感来保护他们免受过度激励。

拉入受体需要提供物理能力的细胞骨架和称为内吞机制的蛋白质的专门复合物。这种机器执行内吞作用 - 将囊泡形式的一部分细胞膜以及附着在其表面上的任何物质一起拉入的过程。在突触处,这个过程用于内化受体。

到目前为止,还不知道细胞骨架和内吞机器是如何联系的。在新的研究中,Nedivi的研究小组发现CPG2蛋白在细胞骨架和内吞机器之间形成了一个桥梁。

“CPG2就像内吞机器的系绳,细胞骨架可以用来拉动囊泡,”Nedivi说。 “膜中的谷氨酸受体会被夹断并内化。”

他们还发现CPG2通过称为EndoB2的蛋白与内吞机器结合。这种CPG2-EndoB2相互作用仅在突触刺激引起的受体内化过程中发生,并且不同于也在细胞中发生的谷氨酸受体的不断循环。 Nedivi的实验室先前已经表明,这一过程不会改变细胞对谷氨酸的整体敏感性,也受CPG2的控制。

“这项研究很吸引人,因为它表明通过使用不同的复合物,CPG2可以调节不同类型的内吞作用,”冷泉港实验室的一位教授琳达·范阿尔斯特说,他没有参与这项研究。

当突触过于活跃时,似乎称为蛋白激酶A(PKA)的酶与CPG2结合并使其发出活性依赖性受体吸收。 Nedivi说,CPG2也可能受到其他调节PKA的因素的控制,包括激素水平。

链接到躁郁症

2011年,包括Broad研究所研究人员在内的一个大型财团发现,名为SYNE1的基因在与躁郁症易感性有关的基因名单中排名第二。他们很高兴地发现,这个基因编码CPG2,一种谷氨酸受体的调节剂,因为先前的证据暗示这些受体在躁郁症中。

在12月发表的一项研究中,Nedivi及其同事,包括Loebrich和共同主要作者Mette Rathje,鉴定并分离了编码CPG2的人类信使RNA。他们证明,当大鼠CPG2被敲除时,其功能可以通过人类版本的蛋白质来恢复,表明两种版本具有相同的细胞功能。

Nedivi实验室的Picower Institute博士后Rathje正在研究与双相情感障碍有关的人类CPG2基因突变。她正在测试其对大鼠突触功能的影响,希望揭示这些突变如何破坏突触并影响疾病的发展。

Nedivi怀疑CPG2是影响双相障碍易感性的基因星座中的一员。

“我的预测是,在普通人群中,就功效而言,存在一系列CPG2功能,”Nedivi说。 “在这个范围内,它将取决于遗传和环境星座的其余部分,以确定它是否达到导致疾病状态的程度。”

该研究由Picower Institute创新基金和盖尔钢铁双极研究基金资助。

出版物:Sven Loebrich等人,“CPG2将内皮素B2募集到细胞骨架以进行突触谷氨酸受体的活性依赖性胞吞作用”,Current Biology,2016; DOI:10.1016 / j.cub.2015.11.071

来源:麻省理工学院新闻Anne Trafton

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