2021年2月22日訊/生物谷BIOON/---在一項(xiàng)新的研究中，來自澳大利亞悉尼大學(xué)和美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員揭示了我們細(xì)胞中*重要的分子機(jī)器之一---谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（glutamate transporter）---的形狀，這有助于解釋我們的腦細(xì)胞如何相互溝通。相關(guān)研究結(jié)果于2021年2月17日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Glutamate transporters have a chloride channel with two hydrophobic gates”。

谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體是我們所有細(xì)胞表面上的微小蛋白，它們能開啟和關(guān)閉化學(xué)信號(hào)，在確保所有細(xì)胞間對(duì)話順利進(jìn)行方面發(fā)揮著重要作用。它們還參與神經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、代謝以及學(xué)習(xí)和記憶。

這些研究人員利用低溫電子顯微鏡（cryo-EM）非常詳細(xì)地捕捉到了谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的結(jié)構(gòu)圖，結(jié)果表明它們看起來就像嵌入到細(xì)胞膜中的“扭曲電梯（twisted elevator）”。

這一在世界上**取得的發(fā)現(xiàn)開啟了一個(gè)全新的可能性領(lǐng)域：研究谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的缺陷是否可能是阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)**背后的原因。

論文共同**作者、悉尼大學(xué)的Ichia Chen博士生說，“我**次看到這個(gè)圖像的時(shí)候很驚訝。它揭示了谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的工作原理，并解釋了之前多年的研究。”

多任務(wù)的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體

這些研究人員通過使用cryo-EM分析被困在薄冰層中的數(shù)千張圖像，能夠“拍攝”到谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的結(jié)構(gòu)。

cryo-EM是一種高靈敏的顯微鏡，它使得這項(xiàng)研究成為可能。它利用電子束拍攝生物分子，可以讓肉眼看不見的東西變得可見。

這些研究結(jié)果也證實(shí)了科學(xué)家們一段時(shí)間以來的猜測(cè)：谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體是多任務(wù)者。論文共同通訊作者、悉尼大學(xué)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院的Renae Ryan教授說，“利用cryo-EM，我們**揭開了谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體是如何進(jìn)行多任務(wù)處理的---執(zhí)行雙重功能，即在細(xì)胞膜上移動(dòng)化學(xué)物質(zhì)（如谷氨酸），同時(shí)還能讓水和氯離子同時(shí)通過。這些分子機(jī)器使用一種非常扭曲的類似電梯的機(jī)制來移動(dòng)他們的貨物穿過細(xì)胞膜。但它們還有一個(gè)額外的功能：它們可以讓水和氯離子穿過細(xì)胞膜。我們研究這種雙重功能已經(jīng)有一段時(shí)間了，但是在此之前我們從未能夠解釋谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體是如何做到這一點(diǎn)的。利用包括cryo-EM和計(jì)算機(jī)模擬在內(nèi)的技術(shù)組合，我們捕捉到了這種罕見的狀態(tài)，我們可以觀察到這兩種功能同時(shí)發(fā)生?！?

Ryan教授說，“了解我們細(xì)胞中的這些分子機(jī)器如何起作用，使得我們能夠解釋它們?cè)?*狀態(tài)下的缺陷，也給我們提供了如何利用**來靶向這些分子機(jī)器的線索?！?

彌合**中缺陷的關(guān)鍵

繪制出谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖，對(duì)于人們了解我們的身體是如何起作用的，以及一些**背后的機(jī)制是一個(gè)重要的工具。

谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的缺陷與諸如阿爾茨海默病和中風(fēng)之類的許多神經(jīng)系統(tǒng)**有關(guān)。這還包括罕見的**，如發(fā)作性共濟(jì)失調(diào)（episodic ataxia），即一種影響運(yùn)動(dòng)并導(dǎo)致周期性癱瘓的**，它由氯離子通過腦細(xì)胞中的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體不受控制地泄漏引起。

論文共同**作者、悉尼大學(xué)的Qianyi Wu博士說，“了解控制氯離子正常流動(dòng)的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的結(jié)構(gòu)，可能有助于設(shè)計(jì)能夠‘堵住’發(fā)作性共濟(jì)失調(diào)中的這種氯離子通道的**?！?

團(tuán)隊(duì)合作的成果

這篇論文是澳大利亞和美國(guó)的研究人員開展7年研究工作的結(jié)果。這項(xiàng)研究還強(qiáng)調(diào)了高分辨率顯微鏡對(duì)理解生物過程的重要性和潛力。

論文共同通訊作者、悉尼大學(xué)的Josep Font博士說，“我們真地很高興能在悉尼大學(xué)悉尼顯微鏡與顯微分析設(shè)施使用新的Glacios cryo-EM。有機(jī)會(huì)在‘內(nèi)部’使用這種顯微鏡將加速我們的研究和對(duì)這些重要分子機(jī)器的理解。”（生物谷 Bioon.com）

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