幾十年來，科學(xué)家通過觀察不同腦細(xì)胞群何時開啟來研究人類和動物大腦中復(fù)雜的活動模式。然而，對于了解大腦和相關(guān)疾病同樣重要的是，了解這些神經(jīng)元保持活躍的時間以及何時再次關(guān)閉。
現(xiàn)在，斯克里普斯研究中心的科學(xué)家們開發(fā)了一種新技術(shù)，可以讓他們追蹤腦細(xì)胞在爆發(fā)性活動后何時關(guān)閉——這一過程稱為抑制。這項(xiàng)發(fā)表在《神經(jīng)元》雜志上的技術(shù)提供了一種新方法，不僅可以研究大腦的正常功能，還可以研究大腦的“關(guān)閉開關(guān)”在正常行為以及疾病和失調(diào)(包括抑郁癥、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙)中如何出錯。應(yīng)激障礙和阿爾茨海默病。這篇論文的標(biāo)題是“丙酮酸脫氫酶的磷酸化與神經(jīng)元活動呈負(fù)相關(guān)”。
“人們普遍認(rèn)為，神經(jīng)元的抑制確實(shí)是大腦調(diào)節(jié)活動的主要方式，”資深作者、斯克里普斯研究中心教授兼阿比德-維維迪恩主席李曄博士說。“科學(xué)家們一直在尋找一種以更可追蹤的方式觀察抑制的方法，但到目前為止，很少有人找到它。”
為了開創(chuàng)這種新方法，葉與斯克里普斯研究中心的分子醫(yī)學(xué)教授約翰·耶茨 (John Yates) 合作。他們想要研究腦細(xì)胞在活躍放電時(發(fā)射電荷以向鄰居傳遞信息)與放電結(jié)束時相比有何變化。
科學(xué)家們利用光遺傳學(xué)(可以用光控制細(xì)胞的活動)來反復(fù)激活和抑制細(xì)胞。然后，他們測量了不同蛋白質(zhì)及其修飾的水平和特征。他們發(fā)現(xiàn)，一種蛋白質(zhì)丙酮酸脫氫酶(PDH)在腦細(xì)胞受到抑制后立即發(fā)生非常迅速的變化。
“當(dāng)神經(jīng)元放電時，需要大量能量，而這種 PDH 蛋白參與產(chǎn)生這種能量，”Ye 解釋道。“但大腦確實(shí)想要保存能量，因此當(dāng)細(xì)胞放電完成時，我們發(fā)現(xiàn)大腦會迅速關(guān)閉 PDH 蛋白。這種情況發(fā)生的速度比我們在基因表達(dá)中看到的任何其他情況都要快得多。”
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