一项新研究首次发现了电压和大脑灵活性之间的联系

　　

   

   

图片:Moshe Parnas博士

资料来源:特拉维夫大学

电压和大脑灵活性之间的联系

特拉维夫大学(Tel Aviv University)的一项新研究首次发现，g蛋白偶联受体的变化与大脑适应外部变化的能力之间存在直接而重要的联系。这项研究最近发表在著名杂志《自然通讯》(Nature Communications)上，是由特拉维夫大学(Tel Aviv University)萨克勒医学院(Sackler Faculty of Medicine)和萨格尔神经科学学院(Sagol School of Neuroscience)的摩西·帕纳斯(Moshe Parnas)博士和他的团队进行的。

我们的大脑有大量的G蛋白偶联受体(GPCR)。这些蛋白质的激活会引起细胞内的一系列化学反应。这些蛋白质在大脑中很常见，几乎涉及到所有的大脑活动，如学习和记忆。GPCRs普遍存在的神经细胞会经历电压的变化。20年前，人们意外地发现，GPCRs是电压依赖的，这意味着它们感知神经细胞的电压变化，并改变其功能，这是电压依赖的。然而，到目前为止，GPCR蛋白的电压依赖性是否具有影响大脑活动、我们的感知和行为的生理意义还没有明确。事实上，科学的思维模式是，这种电压依赖没有生理意义。

帕纳斯博士和他的团队通过果蝇的嗅觉系统，研究了GPCRs的电压依赖性对大脑功能是否重要。为此，研究人员决定集中研究G蛋白偶联受体家族中的一种受体(称为“毒蕈碱A型”)。除其他外，这种蛋白质还参与了对气味的习惯化，在这个过程中，对气味的反应强度随着持续暴露在气味中而减弱。由于这种机制，进入一个有特殊气味的房间几分钟后，我们就闻不到它了。

帕纳斯博士解释说:“神经细胞能够相互交流，大脑的灵活性表现在神经细胞相互建立新连接并改变现有连接的能力上——从而影响行为。毒蕈碱A型蛋白参与加强神经细胞之间的联系，这种联系的加强会让果蝇适应这种气味，显示出正常的大脑灵活性。”

在研究过程中，研究人员通过基因编辑的方法，中和了“A型”毒蕈碱蛋白的电压传感器，从而消除了其对神经细胞电压的依赖。研究人员通过应用分子、遗传和生理学方法发现，使电压传感器失效实际上会导致大脑无法控制的灵活性，从而导致对气味过度和无法控制的适应过程。帕纳斯博士补充道:“我们发现这种受体在加强大脑细胞间的联系方面发挥了很大作用，比我们想象的作用要大得多。”当我们关闭它的电压传感器时，神经细胞之间的连接变得过于强大。”

根据帕纳斯博士的说法，“这些发现改变了我们对g蛋白偶联受体的看法。到目前为止，还没有提到电压对其功能的影响及其对大脑灵活性和行为的影响。这些受体参与了许多系统和大脑疾病，我们现在已经发现了一种控制机制，这种机制可以作为药物治疗的基础。在此之后，我们继续研究其他受体。我们可以合理地假设，它们对电压的依赖在其他系统中很重要，而不仅仅是在嗅觉系统中。”

需要谨慎注意的是，帕纳斯博士的这项研究是他的父母汉纳·帕纳斯教授(Hanna Parnas)和已故的伊扎克·帕纳斯教授(Itzchak Parnas)在大约20年前进行的一项研究的后续研究。他们首次发现了GPCR受体可以感知细胞内的电压，但研究还停留在蛋白质水平。帕纳斯博士和他的团队目前的研究进入了下一个阶段，将分子、大脑和传导连接起来，并首次表明，消除它们感知电压的能力会影响大脑活动，以及我们最佳适应环境的能力。

文章标题

GPCR voltage dependence controls neuronal plasticity and behavior