关于哺乳动物大脑的重大发现令研究人员感到惊讶
为了更多地了解哺乳动物的大脑，哥本哈根大学的研究人员取得了一项令人难以置信的发现。也就是说，一种能够产生大脑信号的重要酶会随机打开和关闭，甚至需要数小时的“休息时间”。这些发现可能对我们对大脑的理解和药物开发产生重大影响。今天，这一发现登上了《自然》杂志的封面。
数以百万计的神经元不断地相互传递信息以塑造思想和记忆，让我们随意移动我们的身体。当两个神经元相遇交换信息时，神经递质在一种独特的酶的帮助下从一个神经元传输到另一个神经元。
这个过程对于神经元交流和所有复杂生物体的生存至关重要。直到现在，全世界的研究人员都认为这些酶始终处于活跃状态，可以持续传递基本信号。但事实远非如此。
哥本哈根大学化学系的研究人员使用一种创新的方法仔细研究了这种酶，发现它的活动以随机的时间间隔开启和关闭，这与我们之前的理解相矛盾。
“这是第一次有人研究这些哺乳动物大脑酶一次一个分子，我们对结果感到敬畏。与普遍的看法相反，与许多其他蛋白质不同，这些酶可能会停止工作几分钟到几小时。不过，人类和其他哺乳动物的大脑奇迹般地能够发挥作用，”哥本哈根大学化学系几何工程细胞系统中心的 Dimitrios Stamou 教授说。
直到现在，此类研究都是使用来自细菌的非常稳定的酶进行的。使用这种新方法，研究人员首次研究了从大鼠大脑中分离出的哺乳动物酶。今天，这项研究发表在《自然》杂志上。
酶转换可能对神经元通讯具有深远影响
神经元使用神经递质进行交流。为了在两个神经元之间传递信息，首先将神经递质泵入小膜囊(称为突触小泡)。膀胱充当储存神经递质的容器，并仅在需要传递信息时才在两个神经元之间释放它们。
这项研究的核心酶，称为 V-ATPase，负责为这些容器中的神经递质泵提供能量。没有它，神经递质就不会被泵入容器，容器也无法在神经元之间传递信息。
但研究表明，在每个容器中，只有一种酶;当这种酶关闭时，就没有更多的能量来驱动神经递质加载到容器中。这是一个全新的意外发现。
“几乎无法理解的是，将神经递质装载到容器中这一极其关键的过程只委托给每个容器一个分子。尤其是当我们发现这些分子有 40% 的时间处于关闭状态时，”Dimitrios Stamou 教授说。
这些发现提出了许多有趣的问题：
“关闭容器的能源是否意味着它们中的许多确实没有神经递质?大部分空容器会显着影响神经元之间的交流吗?如果是这样，那将是神经元进化来规避的‘问题’，或者它可能是一种在大脑中编码重要信息的全新方式?只有时间才能证明一切，”他说。
一种筛选 V-ATPase 药物的革命性方法
V-ATPase 酶是一个重要的药物靶标，因为它在癌症、癌症转移和其他几种危及生命的疾病中起着关键作用。因此，V-ATPase 是抗癌药物开发的有利目标。
用于筛选 V-ATPase 药物的现有检测方法是基于同时对来自数十亿种酶的信号进行平均。只要酶能及时持续发挥作用或大量酶一起发挥作用，知道药物的平均作用就足够了。
“然而，我们现在知道对于 V-ATPase 来说，两者都不一定是正确的。因此，为了理解和优化药物的预期效果，拥有测量个体 V-ATPases 行为的方法突然变得至关重要， ”文章的第一作者、哥本哈根大学化学系的 Elefterios Kosmidis 博士说，他在实验室中率先进行了实验。
这里开发的方法是有史以来第一个可以测量药物对单个 V-ATPase 分子质子泵的影响的方法。它可以检测比金标准膜片钳方法小一百万倍以上的电流。
关于 V-ATPase 酶的事实：
V-ATP 酶是分解 ATP 分子以泵送质子穿过细胞膜的酶。
它们存在于所有细胞中，对于控制细胞内外的 pH/酸度至关重要。
在神经元细胞中，由 V-ATPases 建立的质子梯度提供能量，用于将称为神经递质的神经化学信使加载到突触小泡中，以便随后在突触连接处释放。
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