Nature：提醒细胞膜中谷氨酸转运体的作用机制，有助于懂得一系列神经体系疾病

2021年2月22日讯/BIOON/---在一项新的研讨中，来自澳年夜利亚悉尼年夜学和美国伊利诺伊年夜学厄巴纳-香槟分校的研讨职员提醒了咱们细胞中最紧张的分子机械之一---谷氨酸转运体（glutamate transporter）---的形态，这有助于解释咱们的脑细胞若何互相沟通。相关研讨成果于2021年2月17日在线颁发在Nature期刊上，论文题目为“Glutamate transporters have a chloride channel with two hydrophobic gates”。

图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03240-9。

谷氨酸转运体是咱们一切细胞外表上的巨大卵白，它们能开启和敞开化学旌旗灯号，在确保一切细胞间对话顺遂进行方面发扬侧重要作用。它们还参加神经旌旗灯号转导、代谢以及培训和影象。

这些研讨职员应用高温电子显微镜（cryo-EM）十分具体地捕获到了谷氨酸转运体的构造图，成果标明它们看起来就像嵌入到细胞膜中的“歪曲电梯（twisted elevator）”。

这一活着界上初次取得的发现开启了一个全新的能够性畛域：研讨谷氨酸转运体的缺点是否能够是阿尔茨海默病等神经体系疾病背地的起因。

论文独特第一作者、悉尼年夜学的Ichia Chen博士生说，“我第一次看到这个图像的时分很诧异。它提醒了谷氨酸转运体的任务原理，并解释了之前多年的研讨。”

多工作的谷氨酸转运体

这些研讨职员通过使用cryo-EM阐发被困在薄冰层中的数千张图像，可能“拍摄”到谷氨酸转运体的构造。

cryo-EM是一种高敏锐的显微镜，它使得这项研讨成为能够。它应用电子束拍养生物分子，可以让肉眼看不见的器械变得可见。

这些研讨成果也证明了迷信家们一段光阴以来的猜想：谷氨酸转运体是多工作者。论文独特通信作者、悉尼年夜学医学与安康学院的Renae Ryan传授说，“应用cryo-EM，咱们初次揭开了谷氨酸转运体是若何进行多工作处置的---执行双重功效，即在细胞膜上挪动化学物资（如谷氨酸），同时还能让水和氯离子同时通过。这些分子机械使用一种十分歪曲的相似电梯的机制来挪动他们的货品穿过细胞膜。但它们还有一个额定的功效：它们可以让水和氯离子穿过细胞膜。咱们研讨这种双重功效曾经有一段光阴了，然则在此之前咱们从未可能解释谷氨酸转运体是若何做到这一点的。应用包含cryo-EM和盘算机模拟在内的技术组合，咱们捕获到了这种常见的状态，咱们可以察看到这两种功效同时产生。”

Ryan传授说，“相识咱们细胞中的这些分子机械若何起作用，使得咱们可能解释它们在疾病状态下的缺点，也给咱们提供了若何应用药物来靶向这些分子机械的线索。”

弥合疾病中缺点的症结

绘制出谷氨酸转运体的具体构造图，关于人们相识咱们的身材是若何起作用的，以及一些疾病背地的机制是一个紧张的对象。

谷氨酸转运体的缺点与诸如阿尔茨海默病和之类的许多神经体系疾病无关。这还包含常见的疾病，如发生发火性共济失调（episodic ataxia），即一种影响活动并招致周期性瘫痪的疾病，它由氯离子通过脑细胞中的谷氨酸转运体不受节制地透露惹起。

论文独特第一作者、悉尼年夜学的Qianyi Wu博士说，“相识节制氯离子正常流动的谷氨酸转运体的构造，能够有助于设计可能‘堵住’发生发火性共济失调中的这种氯离子通道的药物。”

团队单干的结果

这篇论文是澳年夜利亚和美国的研讨职员展开7年研讨任务的成果。这项研讨还强调了高分辩率显微镜对懂得生物进程的紧张性和后劲。

论文独特通信作者、悉尼年夜学的Josep Font博士说，“咱们真地很快乐能在悉尼年夜学悉尼显微镜与显微阐发举措措施使用新的Glacios cryo-EM。无机会在‘外部’使用这种显微镜将减速咱们的研讨和对这些紧张分子机械的懂得。”（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

1.Ichia Chen et al. . Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-03240-9.

2.A "大众twisted elevator公众 could be key to understanding neurological diseases

https://phys.org/news/2021-02-elevator-key-neurological-diseases.html