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Nature Methods:可修改记忆的“神奇”蛋白

2016/06/12 来源:生物通/王英
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导读
最近,美国南加州大学(USC)的科学家们,开发出一种新工具——GFE3蛋白,能够以定向的方式修改大脑活动和记忆,而无需任何药物或化学物质的帮助。相关研究结果发表在6月6日的《Nature Methods》杂志。


最近,美国南加州大学(USC)的科学家们,开发出一种新工具——GFE3蛋白,能够以定向的方式修改大脑活动和记忆,而无需任何药物或化学物质的帮助。相关研究结果发表在6月6日的《Nature Methods》杂志。

本文通讯作者、USC Dornsife文理学院生物学教授Don B. Arnold指出,GFE3蛋白可能帮助研究人员定位大脑中的神经联系,并更好地了解抑制性突触是如何调节大脑功能的。Arnold表示,这个蛋白还可能让研究人员能够控制神经活动,并对从精神分裂症到可卡因成瘾这些疾病的研究,起到推动作用。

这个蛋白质在特定细胞中携带突触蛋白的“死刑判决”。 这个蛋白质可被编码在动物基因组中,以有效地切断它们的抑制性突触——神经元之间的连接,从而增加它们的电活动。Arnold说:“GFE3利用大脑内的蛋白质的一个少为人知、但很非凡的性质。”

这个蛋白质利用一个内在过程——大脑降解和更换蛋白质的循环周期。大部分的大脑蛋白质只持续几天的时间,就被降解和被新的蛋白质替换。GFE3可靶定那些将抑制性突触整合到这一降解系统的蛋白质,因此,突触就分崩离析。

Arnold说:“我们不是集中在决定一个蛋白质何时需要降解的细胞,而是靶定了这个过程。”在这项研究中,科学家在小鼠和斑马鱼中研究了该蛋白的影响。研究人员发现,GFE3蛋白可引起脊椎两边的神经元发挥相反的作用,从而产生不协调的动作。

以前,有些药物可以用来抑制大脑中的抑制性突触,例如benzodiazapines,可治疗焦虑、失眠或癫痫发作。但是这些药物可抑制一个特定区域内的所有细胞,而不仅仅是预定目标的神经元。

Arnold说:“不幸的是,细胞各有不同,甚至相反的功能在大脑中往往是彼此相邻的。因此,药理学实验尤其难以解释。通过编码基因组中的GFE3,我们可以靶定和调整特定细胞的抑制性突触,而不影响其他有不同功能的细胞。”

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