中国科学家首次解析大脑“分子开关”三维结构

中国科学家首次解析大脑“分子开关”三维结构

引用

中国科学院

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https://www.cas.cn/cm/202501/t20250126_5046185.shtml

近日，中国科学院脑智卓越中心竺淑佳研究员团队在NMDA受体研究领域取得重大突破。他们首次以原子分辨率解析了内源NMDA受体的三维结构，并揭示了其三种主要亚型及其比例。这一成果于2025年1月23日在线发表于国际学术期刊《细胞》。

竺淑佳研究员介绍团队聚焦的NMDA受体相关研究。 新华社记者 董雪 摄

在人类大脑的微观世界里，有一类名为“NMDA”的神奇受体，它们就像嵌套在神经突触上的“分子开关”，掌控着学习与记忆等功能的神经信号传递，广泛参与神经发育、突触可塑性、认知及情绪等高级脑功能调控。

此次研究的突破在于成功获取了内源NMDA受体。竺淑佳研究员解释说，以往学界针对NMDA受体的研究多依赖于“体外异源重组”手段，即借助基因工程技术在体外表达重组受体。然而这种人工培育的受体与大脑内天然存在的内源受体相比，存在细微却关键的差异。

内源NMDA受体主要亚型和不同亚基在单细胞转录组水平上的分布。（受访者供图）

获取内源受体的过程犹如“大海捞针”。研究团队历时多年，定制了能识别出该受体的独家工具，从成年大鼠的大脑皮层和海马中捕获丰度极低的内源NMDA受体。随后，借助冷冻电镜和人工智能算法，团队对这些受体进行了深度解析。

研究结果显示，成年大鼠大脑皮层与海马区域内存在着3种主要的NMDA受体亚型，分别是GluN1-N2A-N2B、GluN1-N2B和GluN1-N2A，它们在该区域内所占比例依次为45%、35%和20%。

尤为值得关注的是，内源NMDA受体的亚基表达和受体组装受到严格的大脑发育时空变化调控。过去三十年来，学界普遍认为GluN1-2B最终会向GluN1-2A单一转变。但此次研究打破了这一固有认知，发现出生时的GluN1-2B会在成年阶段转变为GluN1-2A-2B、GluN1-2B和GluN1-2A共存的复杂模式。

不仅如此，研究还敏锐捕捉到内源NMDA受体与异源重组NMDA受体在糖基化位点等关键细节上的差异，为开发靶向NMDA受体治疗神经或精神类疾病的药物设计提供了重要的理论基础。

本文原文来自新华社