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2019-05-01大腦裡的關鍵開關 可望一解神經退化疾病機轉 593 期

Author 作者 編輯部
近日,美國霍華德.休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute)與奧勒岡健康與科學大學(Oregon Health & Science University研究團隊於Science發布最新研究,表明在自然狀態(native state)下找到一名為AMPAR 的受體結構,此一發現將提供更多解釋神經系統疾患機轉的觀點。

研究作者之一的谷歐斯(Eric Gouaux)博士指出,這些結構就好比腦內的基礎開關,倘若運作不佳,將可能導致癲癇、記憶喪失及阿茲海默症等神經退化性疾病。

實驗過程中,科學家利用低溫電子顯微鏡(cryo-electron microscopy)及定向質譜法(targeted mass spectrometry),找到嚙齒類動物腦內AMPAR 的結構與次單位(subunit)的排列,AMPAR 在神經傳導物質──麩氨酸(neurotransmitter glutamate)的活化下,可形成一在細胞間帶有訊號且具滲透性的離子通道。

值得一提的是,低溫顯微鏡技術讓科學家得以在自然狀態下辨別個體受體的能力。過去,谷歐斯曾以X-射線晶體學(X-ray crystallography)將中樞神經系統中的重要結構圖像化,然而這使得科學家必須堆疊大量相同的分子,才能打造自然結構的人工圖像。

拜低溫顯微鏡技術所賜,這些結構被辨識出來後,科學家便可從人類遺體中的大腦分離出樣本並作比較,找出健康人體與患有神經退化疾患者間,該區域結構的差異。未來,谷歐斯與團隊也將更進一步地了解這些疾病的機制,以研發出有效的治療方法。

Yan Zhaoet et al., Architecture and subunit arrangement of native AMPA receptors elucidated by cryo-EM, Science, 2019.