大脑关键受体的结构变化使它们能够应对糟糕的情况

在中风或癫痫发作期间，大脑受影响部分的神经元以异常快的速度发出信号。这种情况的一个副产品就是大脑的pH值明显下降，使得局部环境不持久。

冷泉港实验室(CSHL)的生物学家使用一种叫做cryo-EM的强大显微方法，发现大脑生理学的一个关键要素——一种叫做NMDA受体的兴奋性神经递质的对接端口——可以在这种恶劣的环境中发挥作用。

由CSHL教授Hiro Furukawa领导的研究小组发布了一张低pH值的NMDA受体变异体的高分辨率图像。“我们知道至少20年了，不同类型的NMDA受体发挥了明显的作用，尤其是在癫痫和中风引起的酸化环境中，”Guhe说。“到目前为止，我们还没有理解其背后的分子机制。”

NMDA受体位于兴奋性神经元的膜上，在那里它们形成孔，并通过“控制”带电原子或离子的流入和流出来控制电信号。当大脑学习并形成新的记忆时，NMDA受体是活跃的。这种受体的功能障碍被认为涉及许多疾病，包括神经退行性疾病、疼痛、抑郁和精神分裂症。

古川的团队证明了NMDA受体蛋白组成的轻微变化，这要归功于一种叫做选择性剪接的细胞机制——这一过程使单个基因能够产生单个蛋白的不同变体。大脑中受体的一种“剪接变体”对酸性环境的敏感性低于其他形式。

NMDA受体就是科学家所说的四聚体——它被认为是由四种蛋白质组成的管子，连接神经元内部和外部环境。这四种蛋白质以这样一种方式交织在一起，它们通过中心留下一个空间离子通道。

受体的四种蛋白质分为两组——“亚单位”，称为GluN1和GluN2。古川的团队绘制了一种受体的变体，其中一些GluN1亚单位发生了轻微的变化。这种变化通过吸引GluN1和GluN2亚单位进入更紧密的拥抱来改变受体的结构。这又改变了与酸碱度传感器所在的较大结构的一部分的界面。

结果，整个受体对酸碱度变化的敏感性降低。古贺说：“我们从大自然中了解到，当环境恶化时，这种受体可以保持完整。"像这样的研究为创造治疗方法来解决这种重要受体的功能障碍提供了信息."

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