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神经细胞内新发现纳米级滤网

2009-03-19
国际著名学术杂志《细胞》今发表上海科研成果
神经细胞内新发现纳米级“滤网”
2009-03-19:科教卫·综合新闻
  本报讯 (记者 徐瑞哲)在神秘的神经细胞中,人类又发现了一处相当重要、十分精巧的纳米级结构,关系到神经细胞能否正常运作。今天,与《自然》、《科学》并称为三大国际权威学刊的《细胞》杂志,将发表中科院上海生科院神经所的这项最新研究成果。

  神经细胞被分成三部分,除了细胞主体,一般的较短突起是“树突”,特别细长的突起是“轴突”。树突只负责接收信息,轴突只负责输出信息。神经细胞内的无数蛋白质分子,根据各自不同功能,分布于树突和轴突内,形成了“不对称分布”。但神经细胞如何向树突和轴突“分配”不同功能的蛋白质分子,一直是神经生物学领域有待解决的重要问题。

  在神经科学研究所蒲慕明所长和段树民院士联合指导下,博士生宋瑷宏等人通过实验发现,神经细胞内的蛋白质分子并不像以往认为的那样,仅仅通过化学识别作用“分配工作”,而是依靠一个“分子筛”结构,通过物理作用决定“谁去树突、谁去轴突”。这一纳米级的“分子筛”结构,处于细胞主体与长长轴突的连接段内,仿佛是通向轴突的那条又细又长的高速公路道口,能够防止不必要的堵车。

  科学家打比方说,“分子筛”类似一道有弹性的过滤网,管控着载有不同蛋白质分子的“运输车”。这些“运输车”其实是许多“马达蛋白”,有的“车”和树突需要的功能蛋白相结合,有的“车”则和轴突需要的功能蛋白相结合。它们的“马力”强弱不同,转运轴突所需蛋白的“运输车”动力强劲,可以一股劲儿冲过“分子筛”的网格;而那些转运其他蛋白的“运输车”则冲不过去,只能去树突内。

  实验中,研究人员将这道“分子筛”破坏或去除,发现神经细胞就无法限制轴突不需要的大分子蛋白驶入“高速公路”,向轴突一端扩散。也就是说,此时神经细胞内蛋白质分子的分布,无法实现“不对称性”,也无法维持原有的正常分布,影响了神经细胞内的功能分配。专家认为,这一新颖的机制,为研究神经细胞蛋白的极性分布提供了崭新角度,具有重要的理论意义。

  专家表示,新发现的这种“分子筛”结构及其屏障作用,是否有助于揭示神经细胞内蛋白分布异常所造成的疾病,有待进一步研究。
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