神經元突觸受體染色的新技術

我們的大腦中有許許多多的神經元,我們的感知、認知、學習和記憶等能力很大程度上依賴於這些神經元電信號的發生和傳遞。

神經元和神經元之間的連接叫做突觸,突觸分為兩種,一種是電突觸,一種是化學突觸。

在哺乳動物中,化學突觸的數量遠多於電突觸。在化學突觸中電信號的傳遞過程中,突觸後膜上的受體類型和數量對電信號的傳遞至關重要。

一種很重要的突觸受體是 AMPA,一般而言,AMPA 的數量可以反映神經元之間的連接強度,突觸後膜上 AMPA 數量的變化是大腦可塑性的表徵。

在 AMPA 的研究中,往往需要對 AMPA 進行標記,這樣就可以觀察到它們。

在過去的研究中,研究者們採用基因工程的手段,即利用熒光探針對細胞膜進行染色。然而,這種染色的過程會擾亂正常的受體離子交換,這也是在 AMPA 受體研究中一些研究結果相互矛盾的原因之一。

為了不影響 AMPA 受體的正常功能,來自日本的研究者們提出了一種無痕迹的蛋白質標記方法,研究結果於 4 月 7 日在線發表在 nature communication 上,文章題目是 Chemical labelling for visualizing native AMPA receptors in live neurons。

在該研究中,他們利用小的化學探針與 AMPA 進行共價連接來完成 AMPA 標記。

圖1. AMPA受體的標記過程

研究者們用這種方法標記了培養皿中的神經元和海馬體腦切片中的神經元,均得到了非常不錯的結果。

圖2. 培養皿中神經細胞的標記

圖3. 海馬切片的標記

許多神經系統疾病都表現為 AMPA 受體的異常,包括癲癇、自閉症、抑鬱症和精神分裂症等。

這種新的標記方法對在活體細胞中研究 AMPA 受體的功能提供了重要的支撐。

目前該方法僅支持培養皿神經元和大腦切片的標記,如果能夠在完整的活體大腦中實時觀察 AMPA 的變化,將對神經科學的研究起到重大的推動作用。

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