大脑中的谷氨酸有意想不到的品质,研究人员展示了一种新的分析方法

大脑中的谷氨酸有意想不到的品质,研究人员展示了一种新的分析方法
研究人员成功地测量了单个突触囊泡中神经元释放的谷氨酸分子的活性和数量。通过构建一个带有超薄酶层的谷氨酸传感器,他们将记录速度提高了1000倍。信贷:日圆Strandqvist

查尔默斯理工大学和瑞典哥德堡大学的研究人员已经实现了一项长期以来被认为是不可能的事情——计算两个脑细胞之间传递信号时释放的神经递质谷氨酸的分子。通过一种新的分析方法,他们发现大脑利用谷氨酸调节信号的方式比以前所认识到的要多。

测量活动和数量的能力在研究人员中长期以来。谷氨酸是大脑中的主要兴奋神经递质。尽管它丰富,其对许多重要功能的影响,我们对其比其他神经递质(如血清素和多巴胺)的影响较少,因为到目前为止谷氨酸难以迅速测量。

因此,关于谷氨酸的新发现是非常重要的,可以帮助我们提高对神经和精神疾病和条件的病理基础的理解。谷氨酸和这些疾病以及我们的记忆、食欲等之间的关系,只是研究人员新发现的技术可以帮助回答的一些问题。

“当我们开始时,每个人都说'这绝不会起作用。”但我们没有屈服。现在我们有一个美丽的例子是多学科的基础科学如何产生重大突破,并提供实际利益,“Chalmers和研究小组领导者化学副教授。

关键是要做与以前尝试的相反的事情。他们没有使用由厚层构成的生物传感器,而是使用了生物识别所需的超薄酶层。研究人员将这种酶放置在纳米结构的传感器表面,使其只有分子厚。这使得传感器技术比以前的尝试快了一千倍。

因此,该技术的速度足以测量谷氨酸的释放从单一- 将神经递质释放到两个之间的突触的小液体容器。这是一个在少于千分之一的过程中发生的过程。

“当我们在时间内看到改善传感器技术的好处时,而不是集中,那么我们就可以工作”.Nan-Sofie Can说道。

研究分两步进行。首先,突破在于能够测量谷氨酸。这项研究于2019年春季发表在《科学杂志》上ASC化学神经科学。在第二部分中,安-苏菲·坎斯和她的研究小组做了进一步的重要调整和突破性的发现。

“一旦我们完成了传感器,我们就可以进一步完善它。现在,在这项技术的帮助下,我们也开发了一种新的方法来量化这些少量的谷氨酸。”

沿着这一群体的惊喜有很多有趣的惊喜。例如,已经显示出突触囊泡中的谷氨酸的量远远大于先前认为的。它的数量与血清素和多巴胺相当,这是一个令人兴奋的惊喜。

“我们的研究改变了目前对谷氨酸的理解。例如,与血清素和多巴胺等其他神经递质相比,谷氨酸在突触囊泡中的运输和存储似乎没有我们想象的那么不同。”ann - sophie Cans说。

研究人员还发现,神经细胞通过调节单个突触囊泡释放的谷氨酸的数量来控制其化学信号的强度。

事实上,我们现在可以测量和量化这种神经递质可以产生用于神经科学许多重要领域的药理学研究。

“这种超快速谷氨酸传感器提供的测量水平为真正理解谷氨酸在健康和疾病中的功能提供了无数的可能性。我们知识的大脑功能,功能障碍,由实验工具是有限的,和这个新超快的工具将使我们能够研究神经元沟通水平我们没有访问之前,“说卡罗丽娜Patrycja Skibicka,哥德堡大学神经科学和生理学副教授。

“新发现,基于谷氨酸的沟通受突触囊泡释放的谷氨酸的量来调节,乞求脑病中这种调节的问题的问题被认为与谷氨酸盐有关,例如癫痫。”

谷氨酸或谷氨酸,在食物中的蛋白质中发现。它在肉类中自然发生,几乎所有的蔬菜,以及小麦和大豆。它还用作食品添加剂以增强味道,例如以MSG的形式或谷氨酸单钠。

谷氨酸是一种氨基酸,是我们身体的重要组成部分。它也是神经细胞用来交流的一种神经递质,是大脑认知、记忆和学习等一些基本功能的基础。它对免疫系统、胃肠道功能以及防止微生物进入人体也很重要。


进一步探索

传感器的新发现对大脑研究有启示

更多信息:王元谟等。计算单个突触泡中谷氨酸分子的数量,美国化学学会杂志(2019)。DOI:10.1021 / JACS.9B09414
信息信息: 美国化学学会杂志

引文:脑大脑中的谷氨酸含有意外的品质,研究人员用一个新的分析方法(2020年,1月21日)从Https://medicalXpress.com/news-brain- expected- qualitys-analysis-停泊.html.
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