视频揭示蛋白质在神经元内运输情景

 
    本报讯 据物理学家组织网8月22日报道，最近，美国南加州大学一个研究小组利用从水母体内分离出的生物荧光蛋白，照亮了神经元内部并拍摄了一段视频，揭示了蛋白质在神经细胞区室内运动的情景，可“看到”蛋白质定向地通过神经元以及大脑重建的过程。相关论文最近发表在《细胞·报告》杂志上。

    神经元内部区室分两种：轴突部分和树突部分。轴突是负责把电信号传给其他神经元的区域，而树突是从其他神经元接受信号的区域。论文领导作者、南加州大学博士生萨曼德·阿尔巴萨姆说：“十几年前人们就知道，蛋白质具有专门的定向性，只能进入其中一种区室。但不知道这种定向是怎么发生的，直到我们亲眼目睹了它们是怎么向其中一种区室移动的。”

    上世纪九十年代中期，科学家从水母体内分离出绿色荧光蛋白（GFP）。GFP受到蓝光照射时，会发出亮绿色的荧光。用GFP做标记让人们能看到细胞和神经元内部的蛋白质。但因为神经元内有许多不同的、互相重叠连接的路径，至今还无法看到蛋白质在神经元内部的流动。

    阿尔巴萨姆和同事开发出一种新技术，让人们进一步看清了蛋白质是怎样定向进入到两种区室之一的。他们通过阻塞单条路径，使浸满了GFP的运输泡产生堆积。运输泡是一种携带膜蛋白的小泡泡，能在神经细胞内上下移动。然后用一种小分子药物，使这些堆积的发光运输泡在一次强光脉冲下突然释放。论文通讯作者、南加州大学栋赛夫文理学院分子与计算生物学副教授多恩·阿诺德解释说：“结果令人非常吃惊。我们发现那些携带膜蛋白质的运输泡，应该进入树突的并不是一开始就瞄准了树突区室，而是两种区室都有进入。但那些进入轴突区室的很快就停下来，被阻止进一步深入。”

    蛋白质是构成大脑的基本建筑材料。“人脑每天都在不断地分解、重建。从今天开始一周之后，构成大脑的蛋白质就会变得和今天完全不同。”阿诺德说，“这段视频显示了大脑的重建过程，以前我们只是知道这一过程，现在真实看到了这一情景。”

    （常丽君）