Cell：解密神经突触的作用新机制
2018-08-03 小通 生物通
香港科技大学分子神经学实验室的研究人员构建了一种神经突触研究分子平台，这将有助于深入了解神经元突触是如何形成的，以及其动态调节的机制。
香港科技大学分子神经学实验室的研究人员构建了一种神经突触研究分子平台，这将有助于深入了解神经元突触是如何形成的，以及其动态调节的机制。
这一研究成果公布在8月Cell杂志上，文章的通讯作者为香港科技大学的中国科学院院士张明杰教授，第一作者为Menglong Zeng和Xudong Chen。
人类的大脑拥有一个庞大的神经网络。突触(synapse)作为这个网络的节点，是所有神经细胞之间相互连接和通讯的结构及功能单元。位于突触后膜下方，存在着一个高度致密却又高度动态的蛋白质复合物结构——突触后致密区(postsynaptic density, PSD)——它负责接收由突触前端释放的神经递质，参与调控突触信号的传递和突触的可塑性。
近年来，遗传学研究表明突触后致密区蛋白的基因突变会导致一系列严重的神经发育性疾病。比如，突触后致密区的两个主要组成蛋白：PSD-95和SynGAP突变会导致自闭症、精神分裂症和智力发育障碍等疾病。自从60年前突触后致密区被发现以来，科学家们就对它进行了大量研究。2016年张明杰教授解析出了PSD-95和SynGAP的复合物结构，发现PSD-95通过C端延伸的PDZ结构域特异性地识别SynGAP。
在此基础上，研究人员构建了一种理解突触形成和可塑性的分子平台，由此发现了在生理浓度下混合纯化的突触后支架蛋白可以通过液-液相分离（LLPS）形成高度浓缩的，自组织的PSD样组件。
突触是半无膜，蛋白质密集的亚微米化学反应隔室，负责每个神经元中的信号处理。在发育期间和成人期间，哺乳动物大脑的基础功能之一是突触刺激的适当形成和动态响应，但其中控制区室化突触组件的形成和调节的分子基础尚不清楚。
在这篇文章中，研究人员发现重构的PSD组装体可以聚集受体，选择性地浓缩酶，促进肌动蛋白束形成，并排出抑制性突触后蛋白。另外，凝聚相PSD组件具有与均匀溶液不同，且适合突触功能的特征。
因此研究人员指出，通过构建这种分子平台，科学家们可以深入了解神经元突触是如何形成的，以及其动态调节的机制。
张明杰表示，他致力于在神经信号传导及神经细胞极性的建立与维持过程中起调控作用的蛋白的结构与功能方面的研究，该研究对于理解如何构建神经后突触密集层中的蛋白质相互作用网络，以及蛋白复合体对细胞极性的调控具有重大意义，同时也为相应的神经系统药物的开发，如神经系统紊乱疾病、遗传性耳聋及失明的发病机理提供了理论依据。
原始出处：
Menglong Zeng, et al.Reconstituted Postsynaptic Density as a Molecular Platform for Understanding Synapse Formation and Plasticity.Cell.2018
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