美用生物熒光蛋白觀察神經(jīng)元內(nèi)蛋白質(zhì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程

zui近，美國(guó)南加州大學(xué)一個(gè)研究小組利用從水母體內(nèi)分離出的生物熒光蛋白，照亮了神經(jīng)元內(nèi)部并拍攝了一段視頻，揭示了蛋白質(zhì)在神經(jīng)細(xì)胞區(qū)室內(nèi)運(yùn)動(dòng)的情景，可“看到”蛋白質(zhì)定向地通過(guò)神經(jīng)元以及大腦重建的過(guò)程。相關(guān)論文zui近發(fā)表在《細(xì)胞?報(bào)告》雜志上。

　　神經(jīng)元內(nèi)部區(qū)室分兩種：軸突部分和樹(shù)突部分。軸突是負(fù)責(zé)把電信號(hào)傳給其他神經(jīng)元的區(qū)域，而樹(shù)突是從其他神經(jīng)元接受信號(hào)的區(qū)域。論文領(lǐng)導(dǎo)作者、南加州大學(xué)博士生薩曼德?阿爾巴薩姆說(shuō)：“十幾年前人們就知道，蛋白質(zhì)具有專門(mén)的定向性，只能進(jìn)入其中一種區(qū)室。但不知道這種定向是怎么發(fā)生的，直到我們親眼目睹了它們是怎么向其中一種區(qū)室移動(dòng)的。”

　　上世紀(jì)九十年代中期，科學(xué)家從水母體內(nèi)分離出綠色熒光蛋白（GFP）。GFP受到藍(lán)光照射時(shí)，會(huì)發(fā)出亮綠色的熒光。用GFP做標(biāo)記讓人們能看到細(xì)胞和神經(jīng)元內(nèi)部的蛋白質(zhì)。但因?yàn)樯窠?jīng)元內(nèi)有許多不同的、互相重疊連接的路徑，至今還無(wú)法看到蛋白質(zhì)在神經(jīng)元內(nèi)部的流動(dòng)。

　　阿爾巴薩姆和同事開(kāi)發(fā)出一種新技術(shù)，讓人們進(jìn)一步看清了蛋白質(zhì)是怎樣定向進(jìn)入到兩種區(qū)室之一的。他們通過(guò)阻塞單條路徑，使浸滿了GFP的運(yùn)輸泡產(chǎn)生堆積。運(yùn)輸泡是一種攜帶膜蛋白的小泡泡，能在神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)上下移動(dòng)。然后用一種小分子藥物，使這些堆積的發(fā)光運(yùn)輸泡在一次強(qiáng)光脈沖下突然釋放。論文通訊作者、南加州大學(xué)棟賽夫文理學(xué)院分子與計(jì)算生物學(xué)副教授多恩?阿諾德解釋說(shuō)：“結(jié)果令人非常吃驚。我們發(fā)現(xiàn)那些攜帶膜蛋白質(zhì)的運(yùn)輸泡，應(yīng)該進(jìn)入樹(shù)突的并不是一開(kāi)始就瞄準(zhǔn)了樹(shù)突區(qū)室，而是兩種區(qū)室都有進(jìn)入。但那些進(jìn)入軸突區(qū)室的很快就停下來(lái)，被阻止進(jìn)一步深入。”

　　蛋白質(zhì)是構(gòu)成大腦的基本建筑材料。“人腦每天都在不斷地分解、重建。從今天開(kāi)始一周之后，構(gòu)成大腦的蛋白質(zhì)就會(huì)變得和今天*不同。”阿諾德說(shuō)，“這段視頻顯示了大腦的重建過(guò)程，以前我們只是知道這一過(guò)程，現(xiàn)在真實(shí)看到了這一情景。”