科学家解析人脑中“刹车神经”结构

(记者崔学勤)晚上辗转反侧无法入睡时，你的大脑可能处于极度兴奋状态。这与大脑中一种叫做γ-氨基丁酸的神经递质有关，γ-氨基丁酸对调节大脑的兴奋性至关重要。浙江大学生命科学研究所叶盛实验室与浙江大学冷冻电子显微镜研究中心合作，首次通过单粒子冷冻电子显微镜技术分析了人脑中的“刹车”γ-氨基丁酸受体的原子分辨率，获得了开放状态下γ-氨基丁酸受体的三维结构。8月23日，《细胞研究》杂志在线发表了这篇研究论文。

这是自2017年浙江大学冷冻电子显微镜中心成立以来，首次通过单粒子冷冻电子显微镜获得的蛋白质原子分辨率结构。评论者认为，这项研究为进一步研究GABAA受体的生物学和药理学奠定了基础，并将为药物开发和临床治疗提供重要信息。

在人脑中，30%的神经元可以被γ-氨基丁酸结合。神经元接受γ-氨基丁酸的蛋白质是γ-氨基丁酸受体，是“刹车”。“制动”可分为两种类型:一种是相位调整，只有开或关；一个是张力调节，调节神经对外部刺激的敏感性。

γ-氨基丁酸保证神经活动的稳定状态。如果大脑中的“刹车”有问题，就会导致一系列的神经问题，如失眠、焦虑和抑郁。

当发现苯二氮卓有镇静和催眠作用时，偶然发现了γ-氨基丁酸受体。科学家发现了这种“刹车”GABAA受体，它是一种氯离子通道，通过开关离子通道发挥作用。然而，已经发现20多年了，仍然不清楚γ-氨基丁酸如何选择性地与受体结合，以及如何使受体“开门”。

诞生于2013年的冷冻电子显微镜技术是人类理解生命现象的“神助”。它能以原子分辨率观察蛋白质的结构。蛋白质的蛋白质结构也深刻地决定了它的功能和活性。

据了解，到目前为止，今年6月，世界各地的四个实验室已经报道了四种不同GABAA受体的三维结构，即英国牛津大学、美国西南医学中心、俄勒冈健康中心和浙江大学。γ-氨基丁酸受体结构的分析为进一步发展药物与γ-氨基丁酸受体的相互作用，开发更有效、更安全的药物奠定了坚实的基础。

也许，在未来的某一天，当你辗转反侧无法入睡时，你可以吞下一颗药丸。这种药物有针对性地作用于γ-氨基丁酸受体，使大脑中的“制动器”恢复正常工作。你可以安然入睡，没有任何副作用。

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41422-018-0077-8

中国科学新闻(2018-08-30，第一版集锦)