小蛋白质结构的发现可能导致神经系统疾病的新疗法

发布时间：2022-06-09 14:54:23作者：辉骏生物-fitgene

科学家们首次在原子水平上揭示了一种蛋白质的结构，这种蛋白质将人体最重要的神经递质之一携带到神经元中。该研究发表在 6 月 8 日的《Nature》杂志上。

在确定这种转运蛋白的结构时，有史以来最小的蛋白质之一。研究人员开辟了新的途径来改善各种使人衰弱的疾病的药物，包括癫痫、双相情感障碍、精神分裂症、帕金森病和亨廷顿病、焦虑症和自闭症谱系障碍。

神经元通过在它们之间的间隙（称为突触）发送神经递质来相互传递信号。分子 GABA（γ-氨基丁酸）是大脑中最普遍的神经递质之一。

当一个神经元释放 GABA，通过突触将其发送到附近的神经元时，GABA 会抑制接收神经元的活动。

但有时情况可能会出错，没有足够的 GABA 到达接收神经元，这可能会变得过度活跃，发送过多的电脉冲。这可能会导致许多使人衰弱的影响，包括癫痫发作。

幸运的是，某些药物可以通过阻断一种称为 GAT-1（GABA 转运蛋白 1 的缩写）的蛋白质来提供帮助。 GAT-1 负责将释放的 GABA 回收回发射神经元。一旦这种 GAT-1 抑制剂 tiagabine（商品名 Gabitril）减少 GABA 循环，在突触中留下更多 GABA 以降低接收神经元的活动。

尽管 tiagabine 可能有效，但它与 GAT-1 相互作用以抑制 GABA 再循环的确切方式一直是个谜。并且了解它们如何相互作用可以帮助研究人员有朝一日制造出更有效的药物。

为了解开这个谜团并确切了解 tiagabine 如何与 GAT-1 结合，南加州大学 Dornsife 文理学院的研究人员使用了高度先进的低温电子显微镜，通常称为低温电镜。该技术涉及在极低的温度下冷冻分子，靠近原子和分子完全停止运动的地方，然后用电子显微镜对其进行成像。

南加州大学最近在南加州大学迈克尔逊融合生物科学中心的纳米成像卓越核心中心推出了新的冷冻电镜设施。该研究的主要作者 Cornelius Gati 和南加州大学 Dornsife 科学家团队观察到 GAT-1 与 tiagabine 的复合物，并使用冷冻电镜观察两者的相互作用。

这一新见解表明了一种以前未知的抑制 GAT-1 的机制，该机制涉及当 tiagabine 与其结合时蛋白质的整体形状发生变化。该研究揭示的高度详细信息可以帮助研究人员改进药物或开发治疗与 GABA 控制的神经元相关的疾病的新疗法。这些发现对整个药理学有直接影响，不仅在治疗癫痫方面，而且在许多其他疾病方面，这些结果指向了进一步的研究途径。

使用冷冻电镜解析相互作用分子的结构被证明极具挑战性。 GAT-1 是通过该技术解析的最小蛋白质之一，即使使用如此先进的技术也难以可视化。

该实验有助于确定其他具有挑战性的膜蛋白的结构，从而进一步了解药物-蛋白质相互作用并改进治疗方法。

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