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我校学者在《科学》发表研究论文

发布时间：2012.12.24

来源：华中大新闻网 编辑：张雯怡 浏览次数：

新闻网讯（记者张雯怡通讯员陈军）学习、记忆、思考……人类大脑纷繁复杂的活动依赖于大脑中上千亿个神经细胞形成的神经网络彼此连接，传递信息。近日，生命学院马聪教授有关神经细胞信号传递的最新研究成果为进一步解开大脑之谜提供了帮助。

美国东部时间12月20日，国际著名学术期刊《科学》（Science）以研究论文形式在线发表了此篇题为《神经递质释放中Munc18和Munc13蛋白重要功能的重组》（Reconstitution of the Vital Functions of Munc18 and Munc13 in Neurotransmitter Release）的论文。该论文由马聪和美国西南医学中心乔瑟夫•里索（Josep Rizo）教授领衔的研究组合作完成。马聪为论文共同第一作者和共同通讯作者，我校为第一署名单位。

在此项研究中，研究人员通过生物物理学研究手段，结合体外人工膜重组技术，第一次全方位阐述了参与神经递质释放的重要蛋白质（Snares、Munc18、Munc13、Synaptotagmin、NSF、α-Snap）和磷脂分子（PIP2、DAG）介导膜融合的分子通路机制。该研究结果改变了人们目前对神经递质释放机制的认知，挑战了传统的膜融合分泌机制。

神经细胞间的信号传递是一个复杂的过程。在神经细胞突触末端有许多装载着神经递质的囊泡，在动作电位刺激下，钙离子内流，囊泡以毫秒级的速度与神经突触前膜发生膜融合，释放神经递质，将信号迅速传递到下一个神经细胞。整个过程离不开蛋白质和磷脂分子的共同相互作用。

过去的研究认为，Snare蛋白复合体直接完成膜融合，使神经递质得以释放。然而，神经细胞内缺少Munc18或者Munc13这两类蛋白的时候，神经递质释放也会完全被阻断。目前尚缺乏对这两类蛋白的认识，膜融合分子机制也非常不完善。

马聪介绍说：“我们的研究区别于传统的以Snap25/Syntaxin（被认为是Snare蛋白复合体的中间体）为起点的融合通路，提出了一条全新的膜融合途径。”在该通路中，Munc18像一把锁将Snare蛋白之一Syntaxin锁定在“闭合”态，Munc13像一把钥匙将其打开变成“张开”态。该过程严格依赖Snare分子的同时靠近和参与，不经过传统的Snap25/Syntaxin复合中间体的形成。

研究人员发现，在NSF、α-Snap、三磷酸腺苷存在的情况下，Munc18可以在神经突触前膜持续解离Snap25/Syntaxin不均一高聚复合物，抑制该复合物的形成，并形成均一的Munc18/Syntaxin复合物。他们确定该复合物才是介导钙离子触发的膜融合起始复合物。在神经突触中，NSF和α-Snap不仅会解聚膜融合后的Snare复合体，同时在膜融合前也会解离Snap25/Syntaxin不均一高聚复合物，抑制Snare复合体的形成。

“一直以来，大家都知道神经信号传递离不开Munc18和Munc13。”马聪等研究后发现，Munc18和Munc13的活动贯穿于神经递质释放全过程，“我们的工作将这两类蛋白的功能和作用机制通过体外重组的方法完美呈现给读者，并提出了一条‘高效’的严格依赖这两类蛋白互作的新通路”。

马聪认为，该工作是神经生物学领域里非常基础和关键的科学研究，有助于人们在生物学分子水平上认识大脑如何进行学习、记忆和思考。研究中提出的神经递质释放通路是否具有普遍性，是否同时存在“低效”和“高效”并行的膜融合通路，还有待验证。马聪表示，他还将继续开展关于单分子和单囊泡荧光成像方面的工作来进一步验证该研究论文的所有模型和观点。

又讯日前，《光明日报》、《科技日报》、《中国科学报》、新华社、《解放日报》、《湖北日报》分别报道生命学院马聪教授有关神经细胞信号传递的最新研究成果。

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