神经递质受体如何转运钙这一过程与神经系统疾病的起源有关

麦吉尔大学和范德比尔特大学研究人员团队的一项新研究揭示了我们对某些形式自闭症和智力障碍的分子起源的理解。

研究人员首次能够成功捕获快速移动的离子型谷氨酸受体(iGluR)在运输钙时的原子分辨率图像。iGluR 及其转运钙的能力对于许多大脑功能(例如视觉或来自感觉器官的其他信息)至关重要。钙还会导致 iGluR 和神经连接的信号传导能力发生变化，这是导致我们学习新技能和形成记忆的能力的关键细胞事件。

iGluR 也是大脑发育的关键参与者，基因突变导致的功能障碍已被证明会导致某些形式的自闭症和智力障碍。然而，关于 iGluR 如何通过转运钙触发大脑生理生化变化的基本问题仍然知之甚少。

在这项研究中，研究人员拍摄了数百万张 iGluR 蛋白在运输钙的过程中的快照，并意外地发现了一个临时口袋，可以将钙捕获在蛋白质的外部。然后，他们使用高分辨率电生理记录来观察蛋白质在将钙转运到神经细胞时的运动情况。

该学院细胞信息系统小组联席主任德里克·鲍伊(Derek Bowie)说：“结果很重要，因为我们首次描述了钙运输的机制，最终驱动了导致学习和记忆的细胞过程。”生物医学科学博士和麦吉尔的这项研究的主要作者，发表在《自然结构与分子生物学》上。

所发现的生物学机制不仅在所有哺乳动物物种中都是保守的，而且在5亿多年前脱离人类进化途径的生物体中也被发现。

“蛋白质设计的原始蓝图是如此之好，似乎进化不需要改变它，”鲍伊说。

“使用冷冻电镜技术可视化通道孔中的微小离子和水分子是一次非常惊人的体验。它突出了一个古老的钙结合袋，我们能够与 Bowie Lab 合作从功能角度进一步了解它。

范德比尔特大学医学院分子生理学和生物物理学系教授、范德比尔特大学的主要作者中川说：“我们的发现对于神经元中的钙信号传导至关重要，并提出了关于突触功能的有趣假设，这些假设可以在未来通过实验进行测试。”