液体分子在神经传递中的关键作用

　　 

生物通报道：神经递质或介质，是存在于突触间传递神经冲动的一种化学物质，一般是由突触前囊的囊泡释放。一项新的研究表明一种液体分子在突触囊泡的行为控制中起到重要作用。这种分子就是PtdIns(4,5)P₂，Pietro De Camilli的这篇文章发表在9月23日的Nature上。

囊泡能够储存神经元释放的神经递质。最初，突触囊泡在神经元内部装载神经递质分子。然后，它们在突触上将货物卸载下来，即囊泡在突触上经历了胞外分泌的过程。完成这个过程后，它们被神经元吞入细胞内，即内吞作用。之前已经从无细胞系统、药理学和转染研究中获得了间接的证据证明PtdIns(4,5)P₂在控制这个过程中起到一定的作用，但却苦于无足够份量的遗传学证据。这项新研究则提供了决定性的证据支持了这个假说，这种液体分子能够通过与胞外分泌机器的蛋白结合影响胞外分泌作用并且能够与包涵素转接器结合来影响内吞作用。 

实验中，De Camilli和同事将小鼠的编码一种叫做PIP kinase type 1 gamma的酶的基因敲除，已经知道这种酶能够加工PtdIns(4,5)P₂。研究发现缺乏这种酶的小鼠大脑中的PtdIns(4,5)P₂水平极大地减少并且不能分泌神经递质。而缺失了这个基因的两个拷贝的小鼠则在出生后不久就会死亡。接着，他们检测了培养的新生小鼠的神经元（无PtdIns(4,5)P₂）中的突触传递情况。结果发现这些小鼠的囊泡循环库较小并且能够进行融合的囊泡数量也较少。之后，他们又利用一种荧光追踪剂来跟踪研究这个过程以确定PtdIns(4,5)P₂对融合后囊泡再利用的速率。 

他们还用一种蛋白质转染培养的神经元，并以此研究内吞作用的详细过程。荧光追踪剂的使用使研究人员能够监视囊泡在胞外分泌和内吞过程中打开和关闭的情况。观测结果表明缺乏PtdIns(4,5)P₂的神经元中内吞作用缓慢。电镜观察结果表明这种神经元的依赖内涵素的内吞作用被削弱。 

这项研究能够让人们更好地了解与磷酸肌醇代谢有关的基因的分子机制，强调了膜脂质代谢在膜上的一些重要过程的调节作用。而脂质生物学领域的进展也将会为人类疾病的治疗提供新的靶标。