科學家解析人腦中“剎車神經(jīng)”結(jié)構(gòu)

輾轉(zhuǎn)反側(cè)睡不著的夜晚，你的大腦可能處于異常興奮的狀態(tài)。這與大腦中一種叫GABA的神經(jīng)遞質(zhì)有關(guān)，它們對調(diào)節(jié)大腦的興奮性至關(guān)重要。浙江大學生命科學研究院葉升實驗室與浙江大學冷凍電鏡研究中心合作，通過單顆粒冷凍電鏡技術(shù)，**次對人腦中的“剎車”——GABAA受體進行原子分辨率的解析，得到了一種處于開放狀態(tài)的GABAA受體三維結(jié)構(gòu)。8月23日，《細胞研究》雜志在線發(fā)表了該研究論文。

這是浙江大學冷凍電鏡中心自2017年成立以來解析的**個以單顆粒冷凍電鏡技術(shù)得到的蛋白質(zhì)原子分辨率結(jié)構(gòu)。審稿人認為，這項研究是后續(xù)對GABAA受體開展生物學和藥理學研究的基礎，將為藥物開發(fā)和臨床治療提供重要信息。

人腦中有30%的神經(jīng)元能夠被GABA結(jié)合，神經(jīng)元接收GABA的蛋白就是GABAA受體，也就是那個“剎車”?！皠x車”作用可以分為兩類：一種是相位性調(diào)節(jié)，只有開或者關(guān)兩種類型；一種是緊張性調(diào)節(jié)，是調(diào)節(jié)神經(jīng)對于外界刺激的敏感程度。

GABA保障著神經(jīng)活動的穩(wěn)態(tài)。如果大腦中的“剎車”出了問題，就會引發(fā)失眠、焦慮、抑郁等一系列神經(jīng)問題。

GABAA受體是在一次偶然中被發(fā)現(xiàn)的，當時，人們偶然發(fā)現(xiàn)苯二氮卓具有鎮(zhèn)靜催眠的作用?？茖W家順藤摸瓜，找到了這個“剎車”GABAA受體，它是一個氯離子通道，通過開關(guān)離子通道來發(fā)揮功能。但是發(fā)現(xiàn)20多年來，人們對于GABA如何選擇性結(jié)合到受體、如何讓受體“開門”等機制，依然不清楚。

誕生于2013年的冷凍電鏡技術(shù)，是人類理解生命現(xiàn)象的“神助攻”。它能在原子級的分辨率下觀察蛋白的結(jié)構(gòu)。蛋白的結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，也深刻決定著它的功能與活性。

據(jù)了解，今年6月到目前為止，全球共有四個實驗室報道了四種不同的GABAA受體的三維結(jié)構(gòu)，分別為英國牛津大學、美國西南醫(yī)學中心、俄勒岡健康中心和浙江大學。GABAA受體結(jié)構(gòu)的解析，為進一步開展藥物和GABAA受體之間的相互作用，開發(fā)更有效、更安全的藥物，打下了堅實的基礎。

或許，在未來的某一天，在你輾轉(zhuǎn)反側(cè)無法入睡的時刻，可以吞下一顆藥丸，藥物定向作用到GABAA受體，讓大腦中的“剎車”恢復正常工作，你可安然入睡，且沒有任何副作用。