著名科学家Nature发表重要研究成果

　　

生物通报道：在中枢神经系统中，神经递质门控离子通道能够根据神经递质的结合情况，调节穿过神经元细胞膜的离子流，介导快速的兴奋性和抑制性信号传导。

甘氨酸是神经系统的主要抑制性递质，它通过甘氨酸受体（GlyR）起作用，打开氯离子通道进而抑制神经元的激发。GlyR控制着多种运动和感知功能，包括视觉和听觉。GlyR发生突变与自闭症、过度惊吓等神经疾病有关。由于缺乏高分辨率的结构数据，人们对甘氨酸受体的分子机制还知之甚少。

俄勒冈健康与科学大学、加州大学、HHMI的科学家们日前通过冷冻电镜阐明了甘氨酸受体的作用机制。这项研究发表在九月七日的Nature杂志上，文章的通讯作者是结构生物学牛人Eric Gouaux，冷冻电镜专家程亦凡博士也参与了这项研究。程亦凡博士是加州大学旧金山分校的副教授，他原本是物理学博士，后来改用物理学方法研究生物问题。 近来程博士在冷冻电镜方面陆续发表了多项重要成果，受到了广泛的关注。

研究人员对斑马鱼的α1 GlyR进行了研究，使其分别与士的宁、甘氨酸、甘氨酸/伊维菌素结合。士的宁（Strychnine）是一种有毒的生物碱，能够拮抗GlyR阻断氯离子流。甘氨酸在GlyR上的结合位点与士的宁相同，它的作用是促进通道开启，允许氯离子流过。而伊维菌素（ivermectin）能通过别构机制增强甘氨酸诱导的离子流，调控GlyR的活性。

随后他们通过单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）揭示了拮抗剂、激动剂、别构调节物与GlyR之间的分子互作。研究表明，拮抗剂士的宁将GlyR锁定在关闭状态，激动剂甘氨酸将GlyR稳定在开启状态，而甘氨酸/伊维菌素复合物使GlyR处于半开状态。

结构生物学曾经是X射线晶体学技术的天下，现在冷冻电镜（cryo-EM）逐渐有了后来居上之势。随着硬件设备和软件算法等方面的突破，冷冻电镜越来越受到重视。该技术的优势在于不需要结晶，样品用量很少，可以在短时间内同时获得多个复合体状态的三维结构。（延伸阅读：程亦凡博士连发两篇Cell介绍突破性技术）

GlyR是Cys-loop受体家族中的一员，这类受体神经系统中有着突出作用，是许多天然物质和人工试剂的作用靶标。这项研究不仅阐明了GlyR的作用机制，也有助于解读Cys-loop受体的结构。

 

生物通编辑：叶予

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