科學家揭秘大腦如何運輸“快樂荷爾蒙”

中國青年報客戶端訊（中青報·中青網(wǎng)記者 張渺）12月12日，中國科學院物理研究所、北京凝聚態(tài)物理國家研究中心姜道華團隊和中國科學院生物物理研究所趙巖團隊合作，通過冷凍電鏡單顆粒技術重構出囊泡單胺轉(zhuǎn)運蛋白VMAT2處于不同構象的高分辨率結構，揭示了VMAT2在運輸單胺底物過程中的構象變化及轉(zhuǎn)運機制。該研究成果以“人源VMAT2的轉(zhuǎn)運及抑制機制”為題在國際學術期刊《自然》(Nature)發(fā)表。

人類的大腦中分布著上百億個神經(jīng)元細胞，獨立的神經(jīng)元之間通過“突觸”連接。但是一個問題隨之而來，信息是如何實現(xiàn)跨越突觸傳遞的？據(jù)了解，VMAT2是大腦中最重要的囊泡單胺轉(zhuǎn)運蛋白，負責將5-羥色胺、多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素和組胺等神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運到囊泡中儲存，以便受到外界刺激后釋放單胺神經(jīng)遞質(zhì)。盡管許多研究揭示了VMAT2的生物學和藥理學性質(zhì)，但是對于VMAT2的底物轉(zhuǎn)運機制及藥物分子的抑制機制仍不清楚。

此次研究成果，極大地推動了VMAT2轉(zhuǎn)運單胺的研究，為理解VMAT2的底物識別、藥物抑制、質(zhì)子耦合轉(zhuǎn)運過程等分子機制提供了重要的結構基礎， 為開發(fā)更好的藥物分子提供了模板信息。同時，該研究中解析VMAT2的方法能夠應用于其他小型膜蛋白，將促進膜轉(zhuǎn)運蛋白和其他小蛋白的電鏡結構解析。

本研究得到中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金創(chuàng)新群體項目和中國科學院物理研究所人才啟動經(jīng)費的資助。冷凍電鏡數(shù)據(jù)收集得到中國科學院物理研究所SM10組冷凍電鏡中心及軟物質(zhì)公共儀器平臺、北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院生物微觀結構研究平臺、中國科學院生物物理所蛋白質(zhì)科學研究平臺生物成像中心的技術支持。