科學家成功解析大腦掌管學習記憶的“分子開關”

新華社上海1月24日電（記者董雪）在人類大腦的微觀世界裡，有一類名爲 “NMDA”的神奇受體，它們就像嵌套在神經突觸上的“分子開關”，掌控着學習與記憶等功能的神經信號傳遞，廣泛參與神經發育、突觸可塑性、認知及情緒等高級腦功能調控。

近日，來自中國科學院腦智卓越中心的竺淑佳研究員團隊，憑藉多年技術沉澱與創新探索，成功從成年哺乳動物的大腦皮層和海馬中提取NMDA受體，首次以原子分辨率將內源NMDA受體的三維結構呈現出來，並詳細揭示了該受體的3種主要亞型及比例，相關成果23日在線發表於國際學術期刊《細胞》。

“內源”是此次研究成果的閃光點所在。竺淑佳介紹，以往學界針對NMDA受體的研究多依賴於“體外異源重組”手段，簡單來講，就是藉助基因工程技術在體外表達重組受體。然而這種人工培育的受體與大腦內天然存在的內源受體相比，恰似“仿品”與“真品”，存在細微卻關鍵的差異。

獲取內源受體的過程猶如“大海撈針”。文章第一作者、中國科學院腦智卓越中心和中國科學院上海藥物研究所李揚研究組聯合培養的博士研究生張明告訴記者，團隊歷時多年定製了能識別出該受體的獨家工具，從成年大鼠的大腦皮層和海馬中捕獲丰度極低的內源NMDA受體，隨後藉助冷凍電鏡和人工智能算法對其進行了深度解析。

研究結果顯示，成年大鼠大腦皮層與海馬區域內存在着3種主要的NMDA受體亞型，分別是GluN1-N2A-N2B、GluN1-N2B和GluN1-N2A，它們在該區域內所佔比例依次爲45%、35%和20%。

尤爲值得關注的是，內源NMDA受體的亞基表達和受體組裝受到嚴格的大腦發育時空變化調控。過去三十年來，學界普遍認爲GluN1-2B最終會向GluN1-2A單一轉變。但此次研究打破了這一固有認知，發現出生時的GluN1-2B會在成年階段轉變爲GluN1-2A-2B、GluN1-2B和GluN1-2A共存的複雜模式。

不僅如此，研究還敏銳捕捉到內源NMDA受體與異源重組NMDA受體在糖基化位點等關鍵細節上的差異，爲開發靶向NMDA受體治療神經或精神類疾病的藥物設計提供了重要的理論基礎。（完）