科学家发现外部蛋白质网络有助于稳定神经连接
根据国家眼科研究所 (NEI) 的一项小鼠研究，Noelin 分泌蛋白家族与 AMPA 谷氨酸受体的外部结合，并将其稳定在神经元细胞膜上，这是神经元之间传输全强度信号所必需的过程。 )和德国弗莱贝格大学。如果没有这种外部稳定的蛋白质网络，AMPA 受体就不再保留在突触处，从而导致微弱、短暂的突触信号。这些发现不仅提供了对学习和记忆等过程的深入了解，还提供了青光眼等致盲疾病的发展。该研究发表在 《神经元》杂志上。NEI 是国立卫生研究院的一部分。
“这项研究表明，Noelins 在支持大脑和其他神经组织(如眼睛视网膜)的突触功能方面发挥着至关重要的作用，”NEI 视网膜神经节细胞生物学科主任兼共同资深作者 Stanislav Tomarev 博士说报告的内容。
神经元通过突触(两个细胞之间的特殊连接点)将信号从一个细胞传递到下一个细胞。大脑中主要的兴奋性突触是谷氨酸能的，这意味着它们使用化学信使谷氨酸在突触上传递信号。突触前“发送”细胞发出谷氨酸，谷氨酸穿过突触间隙并被突触后“接收”细胞上的谷氨酸受体感知。这些谷氨酸受体是离子通道;当通道感应到谷氨酸时，它们就会打开，在突触后细胞内产生新的神经元信号。为了产生强信号，突触细胞表面的正确位置必须存在足够的受体。
在一项新的研究中，由弗莱堡大学托马列夫和医学博士 Bernd Fakler 领导的研究小组使用生化和遗传学方法来探索维持 AMPA 型谷氨酸受体在神经突触定位的细胞外蛋白质的复杂网络。
研究人员首先取出小鼠脑组织，分离出细胞膜及其附着的蛋白质。利用质谱和专门的分析技术，研究小组找出了哪些蛋白质与这些膜中的 AMPA 受体相关。Noelin 蛋白家族(主要是 Noelin 1，还有 Noelins 2 和 3，也分别称为 Olfactomedins 1、2 和 3)与 AMPA 受体密切相关。研究人员还发现了分泌性膜锚定蛋白，如神经蛋白和布洛林蛋白，已知它们存在于突触中。
为了更好地了解 Noelin 如何帮助调节神经元活动，研究人员培育了缺乏所有三种 Noelin 蛋白的小鼠。如果没有 Noelins，小鼠海马突触中的 AMPA 谷氨酸受体就会少得多。当研究人员试图刺激缺乏Noelins的神经元时，神经元信号比正常情况低得多。
然而，神经元信号不仅降低了。记忆形成的关键步骤之一是长时程神经元信号传导，也称为长时程增强。这是通过随着时间的推移在突触处招募和稳定额外的谷氨酸受体来实现的，从而导致通过神经元的持续信号。在缺乏Noelins的小鼠大脑中，这种稳定作用没有发生，这意味着神经信号不仅低，而且寿命短。
“虽然第一项研究显示了 Noelins 在大脑中的作用，但这些蛋白质在视网膜中也非常普遍，”托马列夫说。“我们的下一个任务是了解这些分泌蛋白网络的变化如何导致视网膜疾病(包括青光眼)的发展。”
该研究由德国研究基金会和国家眼科研究所校内项目资助。Sami Boudkkazi、Jochen Schwenk 和 Naoki Nakaya 共同担任该研究的主要作者。
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