点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:为去甲肾上腺素转运体“拍张工作照”
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

为去甲肾上腺素转运体“拍张工作照”

来源:中国科学报2024-08-16 09:45

  随着现代社会生活节奏的加快,焦虑症、抑郁症、多动症等心理障碍成为不少“脆皮年轻人”的困扰。

  无论是长期的情绪压抑、丧失生活热情,还是莫名的活跃亢奋、注意力不集中,不同的心理状态却有着共同的影响因素——去甲肾上腺素。去甲肾上腺素是一种重要的神经递质,其介导的神经信号强度和持续时间受去甲肾上腺素转运体的调节,影响情绪、记忆力、注意力等神经活动。

  近日,中国医学科学院药物研究所助理教授吴惊香团队揭示了去甲肾上腺素转运体的底物结合及抑制机制,为去甲肾上腺素转运体研究奠定了基础。8月14日,相关成果发表于《自然》。

  揭秘情绪的影响因素

  说起去甲肾上腺素,可能大部分人对它比较陌生,但它有个家喻户晓的“好兄弟”——肾上腺素。

  肾上腺素和去甲肾上腺素是人体内两种重要的激素,当肾上腺素去掉甲基,就成了去甲肾上腺素。尽管二者化学结构非常相似,但功能和作用机制却有所不同。

  肾上腺素主要由肾上腺髓质合成和分泌,而去甲肾上腺素则主要由交感节后神经元与脑内去甲肾上腺素能神经元合成和分泌。当机体处于应激状态时,由交感神经节后纤维释放的去甲肾上腺素和肾上腺髓质释放的肾上腺素会交互感应,并肩作战,为“战或逃”做准备,从而帮助机体渡过难关。

  相比于肾上腺素对心脏、血管以及支气管等脏器的影响,去甲肾上腺素主要在中枢神经系统中发挥作用,调节情绪、记忆力、注意力等多种神经活动。

  去甲肾上腺素转运体是一种细胞膜上的蛋白质,能够调节神经细胞间去甲肾上腺素的浓度,维系神经系统的正常生理功能。

  “去甲肾上腺素经突触前膜释放到突触间隙——两个神经元相接触的地方,向下传递神经冲动。但我们的人体非常奇妙,这一过程结束后会‘回收’神经信号,这个‘信使’就是去甲肾上腺素转运体。”吴惊香告诉《中国科学报》,去甲肾上腺素转运体能将神经递质“转运”回突触前神经元中,中止神经信号的传递,帮助机体恢复平衡。去甲肾上腺素转运体可应用于多动症、抑郁症、神经退行性疾病等的治疗。

  然而,尽管去甲肾上腺素转运体具有重要的生物学和临床意义,但其结构和转运机制依旧是未解之谜。

  此次,吴惊香团队借助冷冻电镜给人体去甲肾上腺素转运体“拍了张工作照”,揭示了其在三种功能下的不同状态。这项研究成果的审稿人认为:“该研究揭示了人体去甲肾上腺素转运体的结构及其与底物和抑制剂的结合位点,是对该领域的宝贵贡献。”

  解决冷冻电镜解析难题

  “攻读博士学位期间,我从事脑特异性激酶的研究,胰岛素分泌也与其关系密切。据我观察,很多糖尿病患者为了控糖,都会努力‘管住嘴、迈开腿’,但大多数患者都会产生抵触心理、难以坚持。”吴惊香告诉《中国科学报》,这让她对神经系统更加好奇。

  因此,长期从事蛋白质结构研究的吴惊香决定从擅长的领域入手。2022年,她加入中国医学科学院药物研究所并成立独立课题组,正式开启去甲肾上腺素转运体的研究。

  去甲肾上腺素转运体的转运功能明晰,但关于其如何转运底物、怎样被抑制剂抑制等问题,始终没有得到解决。

  “去甲肾上腺素转运体的体积非常小,分子质量约为64千道尔顿,冷冻电镜难以解析它的结构,这是我们面临的最大难题。”吴惊香表示,冷冻电镜解析中还有一个世界性难题,那就是取向优势。果然,前期制备冷冻样品时就遇到了这一难题,去甲肾上腺素转运体齐刷刷地“躺”在冰层上,使得大多数分子仅以一种或几种特定的朝向被观察到。

  针对这些问题,吴惊香团队做了很多尝试,发现在冷冻电镜解析中,有一个很小的环区没有被观察到。如果将蛋白质分子比作一条用珠子穿成的项链,项链上没有珠子的地方更加灵活松散,可以自由弯曲摇摆,此处就相当于蛋白质的环区。

  吴惊香团队用PA(12个氨基酸多肽标签)替换了这个很小的环区,并将其与高亲和力的NZ1(PA序列特异性结合的单克隆抗体)结合。这一大胆尝试不仅攻克了去甲肾上腺素转运体分子量较小的技术难题,还意外解决了冷冻样品取向优势的问题。这一关键突破为后续研究打下了坚实基础。

  “闯关”远未结束

  对吴惊香来说,这两年来的科研经历是和学生的共同“闯关”之旅。

  “我们的实验室刚刚成立,蛋白纯化仪、超速离心机这些仪器设备还没配齐,我们只好先借用别的实验室的设备,但经常遇到各种问题。我就带着学生从头一步步修整,有些连工程师都说修不好的毛病,竟然被我们解决了。”吴惊香说。

  尽管研究已揭示了去甲肾上腺素转运体的底物结合及抑制机制,但对吴惊香团队来说,“闯关”远未结束。

  去甲肾上腺素转运体的底物结合和抑制机制包含很多内容,已发现的底物和抑制剂种类繁多,机制各异。比如,该研究关注的间碘苄胍是一种底物类似物,作为核药,能诊治多种神经内分泌肿瘤,但临床常规应用还有诸多限制。

  值得一提的是,近期我国另外三个科研团队相继在去甲肾上腺素转运体机制研究中取得重要进展。“这些研究各有特点,相得益彰,从不同角度对去甲肾上腺素转运体如何识别、转运底物及其抑制机制进行了阐述。”吴惊香说,期待通过学界的共同努力,让这项研究更为系统化,推动以去甲肾上腺素转运体为靶标的药物研发。(赵宇彤)

[ 责编:张佳兴 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平同巴西总统卢拉共同签署联合声明

  • 习近平同巴西总统卢拉共见记者

独家策划

推荐阅读
记者20日从中国航天科技集团一院获悉,该院抓总研制的长征十号系列火箭近日成功完成整流罩分离试验,标志着该系列火箭初样研制又迈出了坚实一步。
2024-11-21 09:14
作为战略性新兴产业,低空经济产业链条长,涵盖航空器研发与制造、低空飞行基础设施建设与运营、飞行服务与保障等产业,对构建现代产业体系具有重要作用。
2024-11-21 09:12
工业革命改变了世界面貌,为人类生产生活带来深远影响。当今世界,人工智能迅猛发展,推动人类社会深度变革。在此过程中,电力行业也在逐步向数字化和智能化转型。
2024-11-21 09:10
数据显示,2023年我国低空经济规模超5000亿元,增速超过33%,2030年有望达到2万亿元。2024年以来,全国已有超过26个省(区、市)将低空经济写进政府工作报告。
2024-11-21 09:09
日前,国际学术期刊《自然·通讯》在线刊发江西省农业科学院原院长颜龙安院士团队联合河北大学杜会龙教授团队的研究成果:首个稻属最全超级泛基因组图谱绘制成功。
2024-11-21 09:09
全海深光电缆绞车系统“海威GD11000”,日前随广州海洋地质调查局“海洋地质二号”船在我国南海完成了首个航次的深海调查任务。
2024-11-20 09:21
近日,中国科学院兰州化学物理研究所研究员何林团队与武汉大学教授雷爱文团队合作,在催化羰基化领域取得重要进展——成功利用一氧化碳或二氧化碳替代剧毒光气,高效合成含氮羰基化合物非对称脲。。
2024-11-20 09:24
这种菌能够迅速分解番茄、辣椒、娃娃菜等多种蔬菜尾菜,并具有促进作物生长、拮抗土传病原菌等功能特性。在此基础上,课题组进一步研发了“蔬菜尾菜+快速腐解菌+有机肥+功能菌”四位一体的原位还田技术。
2024-11-20 09:20
11月18日,在沪渝蓉高铁全线控制性咽喉工程崇太长江隧道内,我国盾构隧道智能建造V2.0技术体系正式在“领航号”盾构机成功应用
2024-11-20 09:19
19日,四川、重庆、贵州三省市同步首发动力型锂电池试运专列,这是我国铁路首次大规模试运输动力锂电池,将助力国产动力锂电池产品的全球流通。
2024-11-20 09:13
近年来,北京市延庆区大力发展低空经济,2023年相关产业产值达23.3亿元。天气渐冷,北京八达岭长城脚下,中关村延庆园内的低空经济产业园依旧热火朝天,一派繁忙景象。
2024-11-19 09:50
据最新一期《自然·化学》杂志报道,美国加州大学圣迭戈分校团队在最新研究中给出了一个涉及两种简单分子间反应的精妙解释。
2024-11-19 09:47
利用样地观测数据、空间分析和树线模型模拟,中国科学院青藏高原研究所研究员梁尔源等人系统分析了尼泊尔珠峰国家公园和安纳普纳保护区混交林树线,揭示了糙皮桦和喜马拉雅冷杉的种群更新动态和树线位置变化。
2024-11-19 09:46
机器人服务员、咖啡师、宠物……各种机器人让人目不暇接。自动载人飞行器,无人机、无人车、无人船……智能驾驶技术遍布“海陆空”。11月14日至16日,第二十六届中国国际高新技术成果交易会在广东深圳举行。
2024-11-19 04:55
近日,记者从湖北省神农架林区林业管理局野保科开展的陆生野生脊椎类动物普查中获悉,神农架现有陆生野生脊椎类动物710种,比原来的493种增加217种。
2024-11-19 05:00
北京时间11月15日23时13分,天舟八号货运飞船在文昌航天发射场由长征七号遥九运载火箭成功发射。自中国空间站建造以来,空间应用系统已在轨开展了百余项科学实验和应用试验,阶段性研究成果持续产出。
2024-11-18 10:27
中国科学院生物物理研究所王晓群研究员课题组、广东省智能科学与技术研究院张旭院士课题组和北京师范大学吴倩教授课题组合作,深入解析了人类背根神经节(DRG)发育过程中调控多种感觉神经元分化的多层级信号通路,并成功构建了人类DRG类器官(hDRGOs)模型。通过比较人类和小鼠的感觉神经元发育,研究人员发现两者在发育进程、基因表达谱和细胞亚型上存在差异。
2024-11-18 10:24
党的二十届三中全会提出,发展通用航空和低空经济。航空航天民航高校应发挥特色优势,形成“航空+”的多元化低空经济专业型人才培养模式,促进低空经济科技链、人才链、产业链的有机衔接。
2024-11-18 10:21
中北大学极端环境特种传感与测试创新研究团队成员正在围绕近期发射任务进行产品研发。日前,第28届“中国青年五四奖章”评选揭晓,中北大学极端环境特种传感与测试创新研究团队获“中国青年五四奖章集体”荣誉称号。
2024-11-18 10:16
据中国载人航天工程办公室消息,天舟七号货运飞船已于11月17日21时25分受控再入大气层。 天舟七号货运飞船于2024年1月17日在文昌航天发射场发射入轨,装载了航天员在轨驻留消耗品、推进剂、应用实(试)验装置等物资。
2024-11-18 10:14
加载更多