探究大脑执行开始和停止的过程

日期: 2018年01月25日


    

导读:1月9日香港科技大学(HKUST)和香港中文大学(CUHK)构成的跨学科研究小组在《PNAS》发表文章,证明两大类蛋白激酶,ATM和ATR协同帮助大脑建立开始/终止平衡。 赛业小编为您推荐“探究大脑执行开始和停止的过程”,详情如下:

  

大脑执行开始和停止的过程


健康的大脑功能取决于各种力量的平衡。你动一动腿,张一张嘴都是“活动”事件,同样结束运动也是重要的“活动”事件。


“我们发现了大脑如何协调兴奋和抑制平衡,即开始和停止行为,”文章一作Aifang Cheng说。“在大脑中,ATM和ATR通过调节彼此水平改变大脑活动。意味着,神经元活动和两种激酶水平的动态‘对话’有助于保持大脑兴奋和抑制平衡(即E/I平衡)。”


研究小组发现,ATM辅助调节兴奋事件,ATR辅助调节抑制事件,控制事件的执行者是神经元突触中的小突触泡。


利用HKUST超分辨率成像中心(SRIC)提供的超分辨率显微镜,研究人员在高分辨率水平获得了两个激酶在细胞内的定位图像。活动期锁定设计为捕获高分辨率图像提供了稳定性保障。


“我们面临的挑战是,即使在高倍镜下所有囊泡看起来都很相似,”SRIC副主任、物理学教授Du Shengwang说。此前,他们发现ATM位于突触小泡,这一次,他们证明与突触小泡缔合性膜蛋白2 (VAMP2)结合的ATR也位于突触小泡上。


“为了提供差异化信息,我们开发了一个三色的超分辨率系统版本,最终使团队在同一个含有VAMP2的突触小泡上发现了ATM和ATR。”

  

anti-ATM (蓝),anti-VAMP2 (绿)和anti-ATR (红) 抗
anti-ATM (蓝),anti-VAMP2 (绿)和anti-ATR (红) 抗体


HKUST团队与CUHK团队合作证明ATM蛋白功能,他们比较了正常神经元突触和缺乏ATM蛋白的突触,测定突触小泡尺寸,发现缺乏ATM的突触形态上比正常突触大,暗示突触膜的组成发生了变化。


“这项新发现虽然属于基础研究领域,但它们对人类疾病也有重要意义,”HKUST生命科学部主任Karl Herrup教授说。“癫痫就是一个抑制失败的例子。人类大脑含ATR过少,就会引起癫痫问题,相反,缺乏ATM则会共济失调,控制精确运动和适度E/I平衡控制能力减弱。ATM和ATR之间的‘阴阳关系’事关神经系统疾病。”


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