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Nature子刊:谷氨酸受體家族蛋白研究進展

時間:2012-8-16閱讀:1775

Johns Hopkins大學的科學家發現了一個“腳手架”蛋白,它將復雜的痛覺調控系統中的多種蛋白聚集在一起,包括Homer、蛋白激酶和mGluR,該發現發表在Nature Neuroscience雜志上。這一調控系統與多種神經病和神經性疾病有關,為治療這些棘手的疾病提供了新靶點。

Johns Hopkins大學醫學院神經學教授Paul Worley對位于神經細胞表面的I型mGluR代謝型谷氨酸受體家族進行了研究。I型mGluR包括mGluR1和mGluR5,是在大腦和脊髓中表達的G蛋白偶聯受體GPCR。當這些受體鎖住神經元用以通訊的谷氨酸時,就會使神經元激活。

如果不能關閉這些受體,神經元就會一直處于活躍狀態,使痛感及其他反應持續的時間過長。此前有研究顯示,這些mGluR需要結合Homer蛋白來關閉,并且在蛋白激酶使受體結合位點磷酸化后,這種結合更強。然而,人們并不了解這些不同分子是如何聚集到一起的。

為了研究這一現象背后的機制,研究人員進行了一系列實驗,在大鼠腦中尋找與mGluR和Homer蛋白結合的其他蛋白。他們發現了一個既與mGluR結合又與Homer結合的蛋白Preso1。研究人員在基因庫中搜索發現,編碼Preso1的基因存在于多種生物中(從果蠅到人),說明該蛋白可能具有重要作用。

隨后,研究人員在表達mGluR和Homer的神經元細胞中研究Preso1的功能。他們發現當這些神經元也表達Preso1時,mGluR能更有效結合Homer,說明Preso1可能促進了蛋白激酶的磷酸化作用。而Preso1缺陷型基因工程小鼠的神經元中,mGluR和Homer的結合與正常小鼠相比大大減少。

研究人員總結道,Preso1負責集合Homer、蛋白激酶和mGluRs系統中的所有重要元素,將它們聚集在一起共同協調mGluR的激活與失活。

研究人員認為,Preso1有望成為治療與mGluR有關的多種疾病的新藥物靶點,包括慢性痛、精神分裂癥、阿爾茨海默癥和脆性X綜合癥。

“由于mGluR在大腦中扮演著重要角色,與多種精神病和神經性疾病有關,了解其調控機制非常重要。但人們還不了解這種調控的詳細機制,”Worley說。“在了解整個系統前有必要認清其中的所有因素。我們發現了一個重要的分子,在這以前沒有人知道它的存在。Preso1 和Homer是調控mGluR信號傳導的必要元素,就像beta-腎上腺素受體激酶和arrestin對于腎上腺素和opiate受體的重要性一樣。”

此外,當研究人員給Preso1缺陷小鼠注射化學物質引發其痛感和發炎時,這些小鼠比普通小鼠反應更強持續得更久。研究表明,缺陷型小鼠的神經元對神經遞質谷氨酸的反應明顯更強。當研究人員在培養的細胞中加入Preso1蛋白時,這種現象消失了,說明Preso1對于mGluR的正常信號功能具有關鍵性作用。

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