日本科学家追踪受体蛋白以揭开记忆和学习行为的分子基础

导读：来自日本的科学家们采用了一种新颖的两步法来标记神经递质受体蛋白，以有效地追踪它们的定位。

来自日本的科学家们采用了一种新颖的两步法来标记神经递质受体蛋白，以有效地追踪它们的定位。我们神经系统中的神经元通过发送和接收被称为神经递质的化学信息相互 "交谈"。这种交流是由称为受体的细胞膜蛋白促成的，受体接收神经递质并在细胞间中转。

在最近发表在《自然通讯》上的一项研究中，来自日本的科学家报告了他们关于受体动态的发现，这可以使人们了解记忆的形成和学习的过程。

受体在神经元内的移动和定位的调节对于突触可塑性很重要，这是中枢神经系统的一个重要过程。一种特定类型的谷氨酸受体，即AMPA型谷氨酸受体（AMPAR）经历了一个持续的"贩运"周期，在神经元膜上循环进出。领导上述研究的日本名古屋大学的Shigeki Kiyonaka教授说："这种'贩运'过程的精确调节与学习、记忆形成和神经回路的发展有关。"

虽然分析AMPARs贩运的方法很多，但每种方法都有其局限性。生物化学方法包括用一种B族维生素"标记"一个受体蛋白。然而，这需要在标记后对蛋白质进行纯化，阻碍了定量分析。另一种方法涉及生产用荧光蛋白标记的 "融合"受体蛋白，可能会干扰贩运过程本身。"在大多数情况下，这些方法主要依赖于目标亚基的过度表达。然而，单一受体亚单位的过度表达可能会干扰神经元中本地受体的定位和/或贩运，"Kiyonaka教授解释说。

为此，来自名古屋大学、京都大学和庆应大学的研究人员开发了一种AMPAR选择性试剂（一种引起反应的化学制剂），使他们能够以两步的方式在培养的神经元中用化学探针标记AMPAR，将基于亲和力的标记与生物相容性反应相结合。正如Kiyonaka教授所预料的那样，这种新方法被证明优于传统的方法：它允许科学家在较短和较长的时间内（超过120小时）分析受体贩运，并且在标记后不需要额外的纯化步骤。

研究小组的分析显示，与树突相比，突触处的AMPARs浓度高出三倍，而且在神经元中的半衰期为33小时。此外，科学家们用这种技术来标记和分析NMDA型谷氨酸受体（NMDARs）的贩运，并获得了神经元中22小时的半衰期。有趣的是，这两个半衰期值都明显长于HEK293T（一种肾细胞系）中的报告。研究人员将此归因于大型谷氨酸受体蛋白复合物的形成以及AMPARs的情况--磷酸化水平的差异。

该团队对他们的发现的潜在影响感到兴奋。"我们的方法可以促进我们对神经元中谷氨酸受体贩运的生理和病理生理作用的理解。这反过来可以帮助我们理解记忆形成和学习过程的分子机制，"Kiyonaka教授说。

该研究提供了一个更近距离的观察，并使我们离在分子水平上破译记忆和学习的过程更近了一步。