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    日前，來自美國冷泉港實驗室（CSHL）的生物學家們在《科學》（Science）雜志上報告稱，他們成功獲得了一種腦細胞受體前所未有的圖像，這一受體與許多的神經系統疾病有關聯，包括阿爾茨海默氏癥、帕金森病、抑郁癥、精神分裂癥、自閉癥以及中風相關的缺血性損傷。該研究小組獲得的這一原子水平完整 NMDA 受體圖像為設計治療化合物提供了一份模板和指南。

    NMDA 受體是一種大型多亞基復合體，通過整合大腦中的化學和電信號它使得神經元能夠彼此溝通。這種對話是記憶、學習和思考的基礎，并精密地介導了大腦的發育。 NMDA 受體的功能受到嚴密地調控： NMDA 活性增高或降低都與神經系統疾病有關聯。

    盡管知道 NMDA 受體具有重要的功能，科學家們一直難于了解它的控制機制。在一項最新研究中，CSHL 的副教授 Hiro Furukawa 和博士后研究人員 Erkan Karakas 利用一種稱作為 X 射線晶體學的分子成像術確定了這一完整受體的結構。他們的研究工作鑒別了 NMDA 受體4個亞基之間的許多相互作用，提供了一些關于這一復合體調控機制的新認識。

    Furukawa 表示：“以往，我們的研究小組和其他人曾獲得這一受體個別亞基的結晶，但這顯然是不夠的。為了了解這一復合體的功能機制，你需要整體查看完全裝配的受體。”

    對于這樣大型的一種復合體，這是一個具有挑戰性的工作。利用一組詳盡的蛋白質純化方法， Furukawa 和 Karakas 設法分離出了完整的受體。它們的晶體結構表明，這一受體看起來非常像一個熱氣球。Furukawa 表示：“我們所說的跨膜結構域就是熱氣球的‘吊籃’。它形成了一個離子通道使得電信號能夠傳送通過神經元。”

    離子通道就像是神經元細胞膜上的一道閘門。離子無法通過細胞膜。當離子通道“閘門”關閉時，離子在細胞外聚集，構建出跨膜電位。

    當離子通道“閘門”開啟時，離子通過這一通道孔流入和流出細胞。由此產生的電流疊加生成脈沖，快速傳送通過神經元。但這種電流并不會從一個神經元跳躍到下一個神經元。電脈沖觸發釋放了一些稱作為神經遞質的化學信使。這些分子跨越神經元之間的距離，與相鄰細胞表面上的受體，例如 NMDA 受體結合。在這里，它們的作用非常像一把鑰匙，負責開啟受體內部的離子通道，推動電信號跨過另一個神經元，最終至整個大腦。

    Furukawa 描述受體的這“球形”部分存在于細胞外。這是與神經遞質結合的區域。了解裝配多亞基受體復合體，包括這一令人困惑的離子通道的結構，有助于解釋某些有關 NMDA 受體功能機制的現有資料。“我們可以知道受體外側的一個結構域是如何直接調控細胞膜內的離子通道的。我們的結果表明了這一稱作為氨基末端結構域的特殊區域為何對于 NMDA 受體活性如此重要，而其他相關的受體卻非如此。”

    當科學家們努力開發出控制 NMDA 受體的藥物時這一信息將至關重要。Furukawa 表示：“我們的結構確定了多個亞基和結構域彼此接觸的界面。在未來，將指導廣泛破壞性神經系統疾病的治療化合物的設計。”