神經(jīng)生物學家通過極小的黃金粒子去追蹤神經(jīng)元細胞膜上分子入口處起作用的主要分子，從而為研究這個到目前為止很大程度依然未知的部分提供線索,。
來自杜克大學醫(yī)學中心和北卡羅萊娜大學的研究人員，通過電子顯微鏡去觀察被金標抗體標記的分子——用黃金微粒標記的抗體與對應的抗原結合可以在電鏡下顯示這些抗原分子的準確的位置,。
在杜克大學的Michael Ehlers博士和北卡羅萊娜大學的Richard Weinberg博士帶領下的研究人員，在2004年8月22日的Nature Neuroscience雜志上面發(fā)表了他們的研究成果,。其它的聯(lián)合作者是Bence Rácz 和Thomas Blanpied,。這個研究項目是由美國國立衛(wèi)生研究院，精神分裂和抑郁的國際聯(lián)合研究組織,，癱瘓患者基金會和布洛德基金會資助,。
研究的目的是弄清楚神經(jīng)細胞的細胞膜上的受體是如何進行反復的內(nèi)吞作用的——在這個過程中，細胞膜上的受體反復被吞進神經(jīng)細胞內(nèi)部以重復利用,。
這些受體蛋白被其它神經(jīng)元釋放出來的神經(jīng)遞質激活,。這樣的激活過程引起了接收神經(jīng)元的一次神經(jīng)沖動。神經(jīng)元對這種化學信號反應的強度決定于神經(jīng)元細胞膜表面的受體數(shù)量,。這些連接的強度對于建立大腦中的神經(jīng)通路——構成認知的基礎——來說非常關鍵,。
在神經(jīng)元表面的神經(jīng)遞質“接收站”都是蘑菇形的樹突棘（dendritic spines）,。神經(jīng)元之間傳遞信號的區(qū)域被稱為突觸,，樹突棘接收信號的部分被稱為突觸后膜。
神經(jīng)突觸表面的受體再生是在哪里發(fā)生,，一直是個謎,。Ehlers認為。“已知神經(jīng)突觸之間的信號接收只發(fā)生在神經(jīng)突觸膜上很少的一塊地方,，我們稱為“突觸后致密物(postsynaptic density,PSD)”,，”他說。“突觸后致密物(postsynaptic density,PSD)只占整個整個神經(jīng)突觸細胞膜的15%,，剩下的85%神經(jīng)突觸細胞膜起到什么樣的作用,，我們至今還不清楚”。
“減弱我們大腦里面神經(jīng)之間聯(lián)系的一個方法就是去除突觸上面的受體數(shù)量,，但是這種去除過程在哪里發(fā)生,，我們?nèi)圆磺宄６x顯微解剖學上的樹突棘,，對于了解在我們大腦發(fā)育,、改變和老化的過程中，神經(jīng)通訊是如何形成和重建具有根本意義,。”
Ehlers認為,，突觸后膜上的需要再生的受體需要從PSD上“解離”,，穿過脂膜去到"內(nèi)吞區(qū)（endocytic zone）"。在這個未經(jīng)確定的區(qū)域,，細胞器附著在受體上,，引導其進入吞噬小泡，然后把它傳遞到相應的部位進行再生或者降解,。
為了詳細了解這個區(qū)域,，研究人員決定跟蹤在內(nèi)吞作用中起重要作用的三個分子的準確定位。Clathrin——在膜上幫助形成吞噬小泡的蛋白質,；AP-2——與受體結合并引導受體與Clathrin結合的的分子,；dynamin——幫助吞噬小泡脫離細胞膜自由移動的蛋白質。
研究人員使用用極小的黃金分子分別標記這三種蛋白質對應的抗體,，用電子顯微鏡在大鼠腦組織中尋找這些蛋白質的具體定位,。他們的追蹤結果顯示，所有分子都集中在樹突棘的橫向區(qū)域,。
“假設樹突棘是一個大致的球形結構,，在12點的位置有一個突觸的結構，我們發(fā)現(xiàn)這么內(nèi)吞作用的分子集中在3點和6點的位置,，”Ehlers說,。他說這些集中的位點標志著這些地方的細胞膜上發(fā)生內(nèi)吞作用。無論這個樹突棘是大是小,，距離放大或者縮小,，這些物質集中的位點都相對保持一致。
“盡管我們始終不是完全清楚這些區(qū)域是如何建立的,，這些分子是如何通過這個區(qū)域進入細胞內(nèi)部的,，通過這些發(fā)現(xiàn)，我們可以開始進一步了解一個我們以前所不知道的結構,，”Ehlers說,。“樹突棘隱藏的結構仍然有待研究，這個內(nèi)吞區(qū)僅僅是樹突棘上發(fā)現(xiàn)的第二個已知功能區(qū)域,。”
突觸后膜上面存在的這個區(qū)域和突觸前膜上面負責釋放神經(jīng)傳遞素的區(qū)域性質比較相似,。
Ehlers認為，樹突棘的結構的發(fā)現(xiàn)在了解神經(jīng)細胞之間信號傳遞上有廣泛的應用,。“已知很多種類的受體——不僅僅是神經(jīng)信號傳遞受體——受到內(nèi)吞作用（endocytosis）的下調(diào)作用（ downregulation ）”Ehlers說,。“這些受體包括學習和記憶的受體，耐受藥物治療或者對藥物濫用的反應,，所以,，我認為，我們關于內(nèi)吞作用位置結構的發(fā)現(xiàn)將對這些過程有更加深入的了解,。
