发布时间：2024-02-28 17:08:51 栏目：精选百科
京都大学教授 Itaru Hamachi、副教授 Hiroshi Nonaka、副教授 Kiyoshi Sakamoto 和博士生 Kazuki Shiraiwa 开发了一种在活体动物大脑中标记幼稚神经递质受体蛋白的新方法。
传统上，发出荧光的蛋白质(荧光蛋白)可以成为标志，以与基因修饰产生的蛋白质融合的状态表达并观察。然而，由于担心(1)需要进行基因修饰，(2)融合蛋白对目标蛋白的功能障碍，以及(3)表达过程中的缺陷，因此需要开发标记(标签)技术蛋白质处于更自然的状态。
该研究小组在全球首次成功地利用配体定向酰基咪唑化学(LDAI化学)对小鼠大脑中的天然神经递质受体进行化学标记，而无需进行基因操作(1)。利用该方法对出生后发育大脑中的AMPA 型谷氨酸受体(AMPA 受体)(3)进行脉冲追踪分析(2)，结果表明，曾经发挥功能的 AMPA 受体会移动到发挥不同作用的突触，并被重复使用。
原则上，这项技术不仅可以应用于小鼠，也可以应用于其他物种。许多物种也有望取得进展，包括狨猴等灵长类动物，在这些物种中，用遗传方法很难标记目标。此外，它可以直接应用于世界各地研究人员迄今为止建立的模型动物实验系统(疾病模型、转基因小鼠等)，并且可以预期病理学与受体动力学之间的关系将得到阐明。此外，这项技术不仅是为了分析蛋白质的命运(运动和寿命)而开发的，未来还可以通过引入各种功能分子来阐明个体动物中天然蛋白质的功能，并且该研究正在进行中。
这项研究是与名古屋大学的 Shigeki Kiyonaka 教授、顺天堂大学的 Etsuo Susaki 教授、东京大学的 Hiroki Ueda 教授、Michisuke Yuzaki 教授、Wataru Kakekawa 副教授和庆应义塾大学的助理教授 Itaru Arai 合作进行的。
这些结果是通过 JST 先进技术探索性研究 (ERATO)“Hamachi 神经科学创新分子技术”(JPMJER 1802) 获得的。该研究项目旨在通过创造创新的“化学生物学分子技术”，在单个蛋白质分子水平上准确阐明神经系统和大脑内的信息传递和细胞间网络形成。
(1)配体导向的酰基咪唑化学(LDAI化学)
研究小组开发的一种技术，用于对天然存在的蛋白质进行化学修饰。在“LDAI化学”中，使用对目标蛋白质具有亲和性的配体和要引入目标蛋白质的功能分子作为通过反应位点(解离亲电子试剂：酰基咪唑)连接的蛋白质标记试剂(标记剂)。配体识别后，标记试剂的反应位点与氨基酸侧链非常接近，加速了转移反应，选择性修饰变得可行。在此反应过程中，配体被设计为解离，而不与蛋白质共价连接，从而保留了蛋白质的原始功能。
该方法的标记选择性取决于配体的性质(蛋白质选择性、亲水性、疏水性)以及标记剂的反应位点与目标蛋白质上的反应性氨基酸之间的关系。在这种方法中，很难靶向缺乏配体选择性或缺乏配体的蛋白质。研究小组试图通过选择表现出良好性能的配体以及优化整个标记剂的分子设计(例如反应位点的位置)来优化性能。
(2)脉冲追踪分析
通过将物体短时间(脉冲)暴露在细胞或生物体中的标记化合物中来进行标记的分析方法。然后将条件设置为不标记，并跟踪(追逐)标记的对象以观察其如何移动。
(3) AMPA谷氨酸受体(AMPAR受体)
一种广泛分布于中枢神经系统的离子通道谷氨酸受体，与记忆和学习密切相关。
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