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研究证实一氧化碳是神经递质
【字体: 大 中 小 】 时间:2003年11月17日 来源:
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[生物通讯]多年来,科学家一直以为神经递质--将信息在神经元之间传递的分子,是整齐储存在一个小囊中的。因此12年前当神经科学家宣布发现一种气体--一氧化氮(NO)能执行神经递质的功能时,曾轰动一时。现在,他们又发现了强有力的证据可以说明另一种气体也是神经递质俱乐部中的一员:这就是一氧化碳(CO)。
CO是由血红素加氧酶(heme oxygenase)产生的。一种血红素加氧酶--HO1,将CO释放到衰老的红细胞中。但在大脑中发现的另一种血红素加氧酶--HO2,其功能直到20世纪90年代初还是一个谜。约翰霍普金斯大学Solomon Snyder的实验室的研究生Ajay Verma想查明HO2产生的CO是否也可能作为一种神经递质。因此Verma和他的同事很快就确定HO2存在于分散的大脑区域,正如人们对神经递质的期待一样,CO似乎影响着大脑的关键酶,控制着小鼠的肠胃机能和射精。
但要证明CO就是神经递质还缺乏一条关键证据。研究人员不知道CO的产生是如何被调节的:小囊有多个孔,普遍认为气体无法在此储存以便以后释放,而必需在某一神经元需要刺激时根据需要产生实时产生。第一条关于CO调控的线索出现于9月25日期的《神经元》杂志上:约翰霍普金斯大学的博士后研究人员Darren Boehning证明一种叫做CK2的酶可通过附加一个磷酸基激活HO2。而CK2可被蛋白激酶C激活,只要神经元放电,蛋白激酶C就会被激活。
但Boehning11月11日在新奥尔良的2003年美国神经科学协会年会上报道,还有另一个更快的机制。在对蛋白的随机搜索中,Boehning发现一种叫做钙调蛋白(calmodulin)的物质紧紧粘附于HO2上。钙调蛋白还能与一氧化氮合成酶结合。只要一有神经元放电并获得大剂量钙,一氧化氮合成酶就能产生NO。Boehning立即意识到CO可能也是以类似的方式产生的。“这是激动人心的一刻。”他说。他继续在试管中证明钙和钙调蛋白能激活HO2,而钙调蛋白抑制剂则阻断HO2活动。Boehning怀疑是钙-钙调蛋白复合体是作为对神经元活动的瞬间脉冲的反应打开了HO2,而CK2激活HO2需要几秒到几分钟的时间。
这一新发现极大强化了CO作为神经递质的角色,加州大学旧金山分校的神经科学家David Bredt认为。确实,有关这两个机制的证据表明CO可能与一个重要的神经信号传导通路有关,纽约洛克菲勒大学的Paul Greengard补充说。如果小鼠中的这个通路与人类中的类似,那么可能据此开发出胃肠道疾病和早泄的新疗法,Snyder说。(生物通编译)