科学研究确定离子通道成分是神经元连接的关键调节因子

钙通道的组成在突触的形成中起着决定性的作用。这是一项研究的惊人结论，包括十多年的研究，由于涉及的实验挑战。研究结果发表在PNAS今天。奥地利克雷姆斯卡尔兰德斯坦纳健康科学大学(KL Krems)心理健康与神经科学研究项目的实验室专注于所谓电压门控钙通道的调节蛋白的神经元功能。近年来，这些被命名为α2δ的蛋白质已经成为神经细胞之间突触传递的重要调节因子。然而，目前发现这些蛋白质在中枢神经系统中关键地调节兴奋性突触的形成，令人惊讶。

神经兴奋起来。这是一个生动的画面，但考虑到离子流实际上是传输的神经信号离现实不远了。信号之间的传输神经细胞取决于电压门控钙通道。这些通道在突触(神经元之间的连接)处触发神经递质的释放，从而调节学习和记忆等高级大脑功能。α2δ蛋白是钙通道的调节成分，也是加巴喷丁的靶点，加巴喷丁是一种用于治疗癫痫和神经性疼痛的药物。然而，由于特定的原因，解开这些蛋白质的突触功能被证明是极其困难的。在一个包含十年研究的项目中，由KL Krems生理学部门负责人Gerald Obermair教授领导的团队现在在心理健康与神经科学研究项目中发现了一个令人惊讶的基本新颖功能蛋白质．

三步淘汰

最先进的描述蛋白质的方法包括“敲除”蛋白质的基因，然后分析其对各种细胞功能的影响。然而，大脑中存在三种不同类型的α2δ蛋白——这三种亚型中的每一种都能在一定程度上弥补其他亚型的损失。这一事实导致了主要的实验挑战，正如Obermair教授解释的那样:“每个亚型都由自己的基因编码。如果我们敲掉其中的一个，其他的蛋白质会作为替代品，至少在某种程度上是这样。所以，我们必须提出一个三种基因都不表达的实验模型。”事实证明，这是一个巨大的实验挑战，成功率不到5%。不过，在克服了这个障碍之后，研究小组有了独特的新发现。

Obermair教授说:“我们的发现得出了一个令人惊讶的结论:突触前α2δ蛋白对于兴奋性突触的形成是绝对必要的。”这是奥地利因斯布鲁克医科大学多年研究的结果。“α2δ蛋白的这种新作用远远超出了对细胞钙电流的调节。”Obermair团队和其他团队最近发表的文章已经提出了α2δ蛋白的“跨突触”功能，然而，这种新的基本作用并没有立即显现出来。但是，在许多实验的过程中，部分与其他国际实验室合作，例如奥地利科学技术研究所Ryuichi Shigemoto教授领导的研究小组，逐渐出现了一个结定论的画面。

α2δ蛋白的特异性作用

实验结果表明，没有α2δ蛋白，培养的神经细胞突触无法释放神经递质;此外，它们也缺乏钙通道以及突触神经递质囊泡的关键成分。这导致神经末梢分化不足，随后突触后神经细胞上谷氨酸受体减少。综上所述，α2δ蛋白组织了突触两侧的桥接。最后，利用遗传细胞疗法证明了在大脑中发现的三种α2δ蛋白中的每一种都能够恢复突触的形成和突触功能，强调了这些蛋白的中心位置。综上所述，这些实验揭示了α2δ蛋白在组织兴奋性突触中的关键作用。

“α2δ蛋白在神经细胞之间连接的形成和分化中的作用是显著的，”Obermair教授说。“这项研究影响了我们对突触连接形成的基本理解。事实上，它甚至表明α2δ可能是突触组织的成核点。”目前的研究结果将有助于未来对该蛋白在神经和神经疾病临床表现中的作用的理解神经精神障碍从而帮助将这些突破性的基础研究成果转化为对患者的附加价值。

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