冷泉港实验室(CSHL)福川实验室的一项新研究揭示了保持大脑NMDA受体完全或部分开放的分子机制。
当信息在大脑内部从一个细胞传递到另一个细胞时，电脉冲促进了这种传输。在冷泉港实验室(CSHL)，科学家们将注意力转向了让带电离子进入细胞的微小孔道以及帮助控制它们的分子看门人。
CSHL结构生物学家福川弘(Hiro Furukawa)研究NMDA受体(NMDARs)。这些离子通道会对神经元或药物的化学信号作出反应而打开。这些通道必须得到仔细调控。当它们开得太大或关闭时间过长时，可能会干扰学习和记忆。这可能导致阿尔茨海默病等神经退行性疾病。
现在，福川教授和博士后姜贤旭(Hyunook Kang)捕捉到了由大脑的一种天然看门人——一种名为24S-HC的神经甾体——完全打开的NMDAR的详细图像。他们还观察到一种合成调节剂如何附着在NMDAR上，防止其完全打开。
他们的图像使用一种称为冷冻电子显微镜的强大方法生成，显示NMDAR的四个杆状部分弯曲移开，使通道完全打开。这些图像还揭示了调节剂如何将其中两个杆固定在位置上，使通道无法完全打开。
这项工作发表在《自然》杂志上。
了解天然和合成调节剂如何与NMDARs相互作用，将为设计安全有效的疾病治疗方法提供信息。想象一下大脑电门的化学"门挡"。
福川的研究小组与埃默里大学(Emory University)的研究人员合作，测量了NMDAR在不同状态下的电流流量。不出所料，完全打开的通道比部分打开的通道允许更多的离子通过。在大脑中，更大的离子流增加了神经信号传递。此外，虽然完全打开的通道允许钠和钙都进入神经元，但部分打开的通道更具选择性。钠很容易通过，但钙更难通过。这对治疗有重要影响。
福川解释说："你需要钙来进行学习和记忆，但当钙过多时，它会破坏神经元。你还需要钠来产生电信号。如果你能控制进入的钙量而不影响钠的进入，你将保持接近正常的电活动。这可能是治疗神经退行性疾病以及中风的有效策略。"
研究人员指出，我们的大脑包含多种NMDARs和神经甾体。像福川和姜这样的神经科学家需要弄清楚这些关键分子如何相互作用。这些解决方案可能为微调大脑信号传递提供重要工具，为新的和改进的疗法以及更好的心理健康结果打开大门。
更多信息：福川弘，NMDA受体中的传导控制和神经甾体结合机制，《自然》(2025)。DOI: 10.1038/s41586-025-09695-4。
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