據(jù)《每日科學(xué)》網(wǎng)站2007年9月27日?qǐng)?bào)道,，麻省理工學(xué)院皮考爾學(xué)習(xí)和記憶中心的研究人員發(fā)現(xiàn)，大腦主要化學(xué)信息攜帶者的微量自發(fā)釋放是可以被調(diào)整的,，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有潛力首次賦予科學(xué)家控制大腦信息傳遞的能力,。該研究工作已刊登在9月16日的《自然神經(jīng)科學(xué)》在線預(yù)覽版上，它將使人們能夠更好地理解精神分裂癥等神經(jīng)系統(tǒng)疾病,。
就像一種鞭炮“呯”的一聲爆炸后的殘留物,，相對(duì)于主要的細(xì)胞與細(xì)胞互相作用而言，反應(yīng)濺射電活性一直被認(rèn)為是不合邏輯的背景噪音,。這種細(xì)胞間的相互作用是以思想和記憶為基礎(chǔ)的,。但是研究論文的第一作者，麻省理工學(xué)院生物學(xué)副教授J·特洛伊·米特爾頓及其同事發(fā)現(xiàn),，在神經(jīng)元中經(jīng)過(guò)一次電和化學(xué)活性釋放后的細(xì)微事件遠(yuǎn)比此前預(yù)想的要重要得多,。作者在文章中指出，在這樣的分子機(jī)理中一個(gè)故障都可能成為導(dǎo)致精神分裂癥和其它神經(jīng)系統(tǒng)疾病的罪魁禍?zhǔn)??！ ?/p>
神經(jīng)元通過(guò)被稱之為突觸的化學(xué)結(jié)點(diǎn)相互傳遞信息。這一系統(tǒng)的關(guān)鍵在于復(fù)合體（即發(fā)揮神經(jīng)遞質(zhì)釋放作用的蛋白質(zhì)）,。在突觸的細(xì)胞到細(xì)胞信號(hào)傳遞過(guò)程中,，這些微小的蛋白質(zhì)在大腦化學(xué)信息攜帶者或神經(jīng)遞質(zhì)的釋放中扮演著重要角色。
為了更好地弄清楚復(fù)合體的工作原理,，利特爾頓創(chuàng)造了首個(gè)完全不能產(chǎn)生復(fù)合體的基因工程突變體,，在此次實(shí)驗(yàn)中，他使用的是一只果蠅,。
突觸的傳遞主要有兩個(gè)面：前突觸傳遞和后突觸傳遞,。當(dāng)一個(gè)電神經(jīng)沖動(dòng)攻擊前突觸的表面時(shí)，它會(huì)啟動(dòng)閃電般迅速的事件釋放出神經(jīng)遞質(zhì),。這將激活后突觸細(xì)胞,。任務(wù)完成時(shí)，一種記憶的基礎(chǔ)就形成了,?！ ?/p>
這種神經(jīng)遞質(zhì)像賽馬一樣，它們?cè)讷@得信號(hào)之前顯得急不可待地想沖向終點(diǎn)線,。在前突觸的表面,，包含神經(jīng)遞質(zhì)的小小的隔室或泡囊在起跑處整裝待發(fā)，復(fù)合體則是防止神經(jīng)遞質(zhì)過(guò)早釋放的看門人,?！ ?/p>
電活性的大爆炸將釋放出大量神經(jīng)遞質(zhì),，之后，一些泡狀體仍將產(chǎn)生部分神經(jīng)遞質(zhì),。麻省理工學(xué)院的研究解釋了這些“小泡體”后面隱藏的分子機(jī)制,，這些“小泡體”可以在大爆發(fā)后的數(shù)幾分鐘內(nèi)出現(xiàn)。由于沒有復(fù)合體作為“看門人”,，“小泡體”未經(jīng)檢查就出現(xiàn)了,，從而導(dǎo)致大規(guī)模重新布線和突觸發(fā)育。”
“大腦中的這種自發(fā)釋放不僅對(duì)發(fā)送信號(hào)很重要,，而且可以引發(fā)突觸發(fā)育”，米特爾頓說(shuō)：“真正令人激動(dòng)的是復(fù)合體的活動(dòng)可以是被調(diào)整的,。如果我們可以調(diào)整這種機(jī)制,，我們就能夠促進(jìn)突觸發(fā)育，從而有潛力允許我們?cè)谑芨鞣N神經(jīng)疾病影響的大腦區(qū)域內(nèi)對(duì)既定目標(biāo)進(jìn)行重新布線,。”
米特爾頓在麻省理工學(xué)院大腦和認(rèn)知科學(xué)系有一項(xiàng)兼職,。生物學(xué)研究生薩拉·N·亨特沃克是這篇自然神經(jīng)科學(xué)論文的合著者。這項(xiàng)研究工作得到了美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院以及帕卡德科學(xué)和工程學(xué)基金會(huì)的支持,。
J. Troy Littleton, a professor in the Picower Institute for Learning and Memory at MIT, joins biology graduate student Sarah N. Huntwork in the lab. They have created the first genetically-engineered mutant--in this case a fruit fly--that produces no complexins (proteins that play a role in the release of neuro-transmitters) during cell-to-cell signaling. (Credit: Photo by Donna Coveney)
原文鏈接：http://www.sciencedaily.com/releases/2007/09/070919171535.htm
原始出處:
Nature Neuroscience - 10, 1235 - 1237 (2007)
Published online: 16 September 2007; | doi:10.1038/nn1980
A complexin fusion clamp regulates spontaneous neurotransmitter release and synaptic growth
Sarah Huntwork & J Troy Littleton
The Picower Institute for Learning and Memory, Department of Biology and Department of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology, Building 46, Room 3243, Cambridge, Massachusetts 02139, USA.
Correspondence should be addressed to J Troy Littleton [email protected]
Neuronal signaling occurs through both action potential–triggered synaptic vesicle fusion and spontaneous release, although the fusion clamp machinery that prevents premature exocytosis of synaptic vesicles in the absence of calcium is unknown. Here we demonstrate that spontaneous release at synapses is regulated by complexin, a SNARE complex–binding protein. Analysis of Drosophila melanogaster complexin null mutants showed a marked increase in spontaneous fusion and a profound overgrowth of synapses, suggesting that complexin functions as the fusion clamp in vivo and may modulate structural remodeling of neuronal connections by controlling the rate of spontaneous release.
