科學(xué)家揭秘大腦如何運(yùn)輸“快樂荷爾蒙”

中國青年報(bào)客戶端訊（中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 張渺）12月12日，中國科學(xué)院物理研究所、北京凝聚態(tài)物理國家研究中心姜道華團(tuán)隊(duì)和中國科學(xué)院生物物理研究所趙巖團(tuán)隊(duì)合作，通過冷凍電鏡單顆粒技術(shù)重構(gòu)出囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白VMAT2處于不同構(gòu)象的高分辨率結(jié)構(gòu)，揭示了VMAT2在運(yùn)輸單胺底物過程中的構(gòu)象變化及轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。該研究成果以“人源VMAT2的轉(zhuǎn)運(yùn)及抑制機(jī)制”為題在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)發(fā)表。

人類的大腦中分布著上百億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞，獨(dú)立的神經(jīng)元之間通過“突觸”連接。但是一個(gè)問題隨之而來，信息是如何實(shí)現(xiàn)跨越突觸傳遞的？據(jù)了解，VMAT2是大腦中最重要的囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，負(fù)責(zé)將5-羥色胺、多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素和組胺等神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到囊泡中儲(chǔ)存，以便受到外界刺激后釋放單胺神經(jīng)遞質(zhì)。盡管許多研究揭示了VMAT2的生物學(xué)和藥理學(xué)性質(zhì)，但是對(duì)于VMAT2的底物轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制及藥物分子的抑制機(jī)制仍不清楚。

此次研究成果，極大地推動(dòng)了VMAT2轉(zhuǎn)運(yùn)單胺的研究，為理解VMAT2的底物識(shí)別、藥物抑制、質(zhì)子耦合轉(zhuǎn)運(yùn)過程等分子機(jī)制提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)， 為開發(fā)更好的藥物分子提供了模板信息。同時(shí)，該研究中解析VMAT2的方法能夠應(yīng)用于其他小型膜蛋白，將促進(jìn)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和其他小蛋白的電鏡結(jié)構(gòu)解析。

本研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目和中國科學(xué)院物理研究所人才啟動(dòng)經(jīng)費(fèi)的資助。冷凍電鏡數(shù)據(jù)收集得到中國科學(xué)院物理研究所SM10組冷凍電鏡中心及軟物質(zhì)公共儀器平臺(tái)、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院生物微觀結(jié)構(gòu)研究平臺(tái)、中國科學(xué)院生物物理所蛋白質(zhì)科學(xué)研究平臺(tái)生物成像中心的技術(shù)支持。