中美學(xué)者用冷凍電鏡解析大腦神經(jīng)突觸“黑匣子”

　　新華社合肥2月12日電（記者徐海濤）突觸是大腦行為、意識(shí)、學(xué)習(xí)與記憶等功能的基本結(jié)構(gòu)與功能單元，也是多種腦疾病發(fā)生的起源。近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授畢國(guó)強(qiáng)、劉北明與美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校教授周正洪組成課題組，利用冷凍電鏡技術(shù)對(duì)完整突觸進(jìn)行了系統(tǒng)性定量分析。美國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)會(huì)刊《神經(jīng)科學(xué)》日前以封面形式對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道。

　　精確解析突觸的分子架構(gòu)及活動(dòng)過(guò)程，被認(rèn)為是解密大腦奧妙的最有效方式。早期的研究者發(fā)現(xiàn)了突觸中的分子和細(xì)胞器組份，揭示了突觸的各種功能特性和規(guī)則。但由于手段局限，對(duì)其機(jī)理還遠(yuǎn)沒(méi)有充分觀察和解析。

　　近期，課題組利用冷凍電鏡技術(shù)，結(jié)合自主研發(fā)的冷凍光電關(guān)聯(lián)顯微成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中兩類最主要突觸——興奮、抑制性突觸的精確區(qū)分，以及結(jié)構(gòu)特征的定量化分析。他們將大鼠的海馬神經(jīng)元培養(yǎng)在冷凍電鏡的特型載網(wǎng)上，快速冷凍并直接成像，獲得了一系列完整突觸在近生理狀態(tài)下的三維結(jié)構(gòu)。結(jié)合定量分析手段，了解了抑制性突觸的均勻薄片狀突觸后致密區(qū)結(jié)構(gòu)，獲得了突觸在分子水平的精細(xì)組織架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在突觸原位直接觀察單個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)受體蛋白復(fù)合物及其與支架蛋白的相互作用。

　　據(jù)介紹，這是當(dāng)前國(guó)際上首次利用冷凍電鏡技術(shù)對(duì)完整突觸進(jìn)行系統(tǒng)性定量分析，推動(dòng)了對(duì)突觸超微結(jié)構(gòu)與功能這一“黑匣子”的解密。另一方面，為突破冷凍電鏡技術(shù)在復(fù)雜細(xì)胞體系中原位解析生物大分子復(fù)合物組織結(jié)構(gòu)這一技術(shù)難題，奠定了基礎(chǔ)。

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