中科大解密神经突触中受体蛋白组织规则 - 教育

　　从中国科学技术大学获悉，中科大、中科院深圳先进技术研究院双聘教授毕国强和刘北明团队，与美国加州大学洛杉矶分校周正洪教授合作，通过冷冻电镜技术解开了抑制性神经突触中受体蛋白组织规则的秘密。成果日前发表在《自然·神经科学》上。

　　神经突触是大脑中众多神经元之间信息传递和存储的最基本的结构与功能单元。突触的异常则可能是导致抑郁症、阿尔茨海默病等精神与神经疾病的起源。精确解析突触的蛋白分子结构、组织架构及其在神经活动或异常过程中的变化，是解密大脑奥妙的一个关键环节。

　　毕国强教授自2007年回国后，核心工作之一即是与周正洪教授和匹兹堡大学章佩君教授合作，发展冷冻电镜原位三维成像技术，在国际上开创性地开展了基于冷冻电镜与关联显微成像技术的神经突触超微结构与功能研究，首次利用冷冻电镜解析了完整神经突触的三维结构，并实现了对中枢神经系统中两类最主要突触——兴奋性与抑制性突触的精确区分以及结构特征的定量化分析。

　　在此基础上，研究团队发展了一种基于过采样与自动分类的冷冻电镜断层三维成像亚区域图像处理方法，实现了对细胞断层三维重构图像中无标记和无模板依赖的蛋白质自动识别和三维重构分析。基于这一方法，研究团队实现了对抑制性神经突触中受体的自动化辨别并解析了其三维结构。通过对受体在突触中的空间分布进行分析，发现了这些受体在抑制性突触中呈现层级状的组织分布规则。这项研究成果是首次利用冷冻电镜断层成像技术对受体蛋白进行定位研究分析，为受体分子等蛋白质的原位高分辨解析以及相应药物作用机理和治疗药物开发研究奠定了基础。