迫使神经元“沉默”的新方法：抑制电兴奋性

　　

    [生物通讯]电兴奋性被机体用于执行从神经元通讯到心跳调节等无数生理功能。由病理性的过度电兴奋性引起的疾病如癫痫症和心律不齐等，破坏性极大。纽约大学的一组生物学家发现了一种新的有效“沉默”神经元的方法，该方法是通过引入一个新工具到标准遗传技术而有效阻遏了神经元的电兴奋性。

    这个新方法加强了我们对电兴奋性在神经元控制机体生理节奏即生物钟中的作用的了解。新方法还有助于未来开发出更有效的治疗由于神经元以及其它电兴奋细胞和组织的电兴奋性异常而导致的心脏病的新方法。有关研究发表在5月17日的《细胞》（Cell）杂志上。

    该研究小组由纽约大学的生物学助教Todd C. Holmes领导，他们发明了通过指导经修饰的钾通道基因的表达的方法来控制果蝇中特异神经线路电兴奋性的实验检测实例。对于电兴奋性而言，钾离子通道扮演着“闸”的角色。研究小组使用的是一个修饰成为超级钾通道的通道。通常情况下，神经元的活性变化幅度很大，电兴奋性也要实时变化以编码这些神经元不断变化的信息。研究人员推测，经修饰的钾通道可用于削弱电兴奋性的这种实时变化。

    研究小组检测的控制电兴奋性的线路为生理节奏的起搏神经元线路。在起搏神经元中，电兴奋性调节着生物体的分子生物钟，分子生物钟控制生物体以24小时的周期进行休息和活动。

    通过引入钾通道基因到生理节奏起搏神经元中，研究小组使神经元带负电势，从而使神经元“沉默”，阻止其电信息的流动。令人诧异的是，神经元沉默还会导致生物体通常以24小时为循环周期自由运转的分子生物钟完全“停转”。自由运转指的是挑战连续“黑夜”的能力。事实上，所有的生物体在生活于持续几天的“黑夜”条件下都能够维持其正常的生理节奏。这项新发现表明，早先认为与分子生物钟运作无关的电活性事实上也是幕后操纵者。

    “早先的研究主要集中在生物钟的调节以及组成分子生物钟的蛋白表达水平上。但我们这项研究表明，电活性也是生物钟本身所必需的。这一机制也许同样适用于包括人类在内的其它生物体。”Holmes 猜测。

    生物钟的研究10年前就开始了。许多研究采用的都是“正向”遗传学方法，通过这些方法诱导随机突变，产生了成千上万种突变动物。接下来研究人员筛查生物体的行为变化以试图识别负责特定行为的基因。而Holmes的研究小组采取的是一种“逆向”的遗传学方法，研究人员改变或引入某一已知基因，观察该基因对生物体有何影响，从而确定该基因的功能。这项研究结果不仅是有关电兴奋性和分子生物钟的一个特殊发现，而且也是对于如何在总体水平控制电兴奋性的更好的理解。

    “这一发现为我们研究果蝇行为的控制提供了重要信息。同样重要的是，它还为我们提供了探索哺乳动物神经系统的神奇新工具。”加州工学院的生物学教授Henry A. Lester称赞道。

    “我预言这个通用方法在神经生物学领域将有着令人惊异的广泛应用前景。我们可以期待着有一天利用这些遗传学技术治疗电兴奋性疾病。”Holmes说。

生物通摘译自BIO.COM