研究人员可能已经解锁了在神经元上发现的神秘结构的功能

(萨克拉门托)——30 年来，在海马(大脑的一部分)神经元细胞体上发现的神秘蛋白质簇让詹姆斯·特里默 (James Trimmer)既好奇又困惑。

现在，加州大学戴维斯分校医学院杰出的生理学和膜生物学教授可能终于有了答案。在PNAS 上发表的一项新研究中，Trimmer 和他的同事揭示了这些蛋白质簇是神经元中钙信号传导的“热点”，在激活基因转录中起着至关重要的作用。

转录允许神经元 DNA 的一部分被“转录”成 RNA 链，然后用于制造细胞所需的蛋白质。

在许多动物中发现的结构

Trimmer 的实验室研究小鼠体内的神秘簇，但它们存在于无脊椎动物和所有脊椎动物中——包括人类。Trimmer 估计单个神经元上可以有 50 到 100 个这样的大簇。

他和他的同事知道这些簇是由一种蛋白质形成的，这种蛋白质使钾离子穿过膜(钾通道)。他们还知道这些簇包含一种特殊类型的钙通道。钙通道允许钙进入细胞，根据细胞类型触发各种生理反应。

“这些簇在神经元中的存在是高度保守的，”特里默说。高度保守的特征在进化时间尺度上相对不变，这表明它们在这些非常不同类型的动物中具有重要的功能特性。

海马体是大脑中神经元上发现簇的区域之一，在学习和记忆中起着重要作用。研究人员知道，对这些簇的破坏——例如，钾通道中的基因突变——会导致严重的神经系统疾病。但不清楚为什么。

“我们早就知道其他类型的离子通道簇的功能，例如突触中的那些。然而，细胞体上的这些更大的结构在神经元的生理学中没有已知的作用，”特里默说。

实验用“诱饵”淹没钙通道

揭示神经元簇功能的实验是由Trimmer 实验室的博士后研究员、该研究的主要作者Nicholas C. Vierra设计的。

“我们开发了一种方法，可以让我们将钙通道与神经元中的钾通道簇分离。一个关键发现是这种治疗阻断了钙触发的基因表达。这表明这些簇中的钙通道-钾通道伙伴关系对神经元功能很重要，”Vierra 说。

在他们的实验中，研究人员通过用诱饵钾通道片段淹没神经元来“欺骗”这些簇中的钙通道。当钙通道抓住诱饵而不是真正的钾通道时，它们就会从簇上掉下来。

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