抑郁和成瘾分子机制的新发现

当我们大脑中的神经细胞必须相互交流时，它会释放小信号分子，即所谓的神经递质，它们在神经细胞之间的特定接触点(称为突触)中起化学信使的作用。在这里，释放的神经递质被接收神经细胞表面的受体结合并登记。反过来，这将触发一个信号，该信号被发送到其他神经细胞。众所周知，大脑中使用神经递质去甲肾上腺素、多巴胺、氨基丁酸和血清素的回路在情绪、奖励和心理健康方面发挥着重要作用，它们在成瘾和抑郁等精神障碍中也起着关键作用。

后释放神经递质之间神经细胞，但是，它们必须再次被移除以结束信号。这是由一个运输蛋白家族完成的，它们在神经细胞的细胞膜上起着分子真空吸尘器的作用，它们将神经递质泵回神经细胞中，以便以后重新使用。这种传输对神经细胞之间的信号传递非常重要，但发生相对缓慢。分子生物学和遗传学系、临床医学系和化学系的研究人员之间的一个合作项目，已经有可能解释神经递质(如血清素、去甲肾上腺素、氨基丁酸和多巴胺)运输过程中关键的限速步骤中发生了什么，这些神经递质都是由相关蛋白质以相同的机制运输的。

运输过程复杂，能耗大

水溶性神经递质在高脂肪的运输细胞膜这是一个复杂的过程，它面临着与水和油混合相同的挑战。此外，这一过程消耗能量，因为运输蛋白必须对抗细胞内已经积累的神经递质的化学梯度——就像将空气注入自行车管需要能量一样。这种神经递质泵过程背后的驱动力来自于钠离子它们跟随着神经递质，但反过来，从细胞外的高浓度到细胞内的极低浓度。这意味着泵浦过程是由钠离子的共输运驱动的。出于同样的原因，重要的是，运输过程不会因为钠离子在没有神经递质的情况下运输而短路，或以任何其他方式泄漏离子。

因此，神经递质转运蛋白的首要任务是将来自神经细胞外的神经递质分子与两个钠离子结合到蛋白质中心的结合位点上。当它们就位时，转运蛋白可以进行戏剧性的运动，向神经细胞外部关闭结合位点，而向神经细胞内部打开，神经递质和钠在那里释放。然而，为了使转运蛋白能够将其结合位点再次暴露于神经细胞外部，进行新一轮的转运，它必须首先进行相反的运动，即从向内转向向外，但现在没有神经递质和钠离子。这种变化是5 -羟色胺转运体如何工作的限速因素，它对神经递质信号的持续时间非常重要。换句话说，转运蛋白倾向于保持这种内向型的状态，而安非他明和摇头丸等物质通过劫持这种状态下的转运蛋白，使其反向运行，导致它突然不受控制地释放神经递质，而不是清除它们。

在没有离子和神经递质的情况下，转运蛋白是如何运动的

通过解决与这些神经递质转运蛋白密切相关的蛋白质的分子结构，在从内向到外向的反向运动过程中被捕获，现在很清楚转运蛋白是如何解决没有钠离子和神经递质的运动问题的。该家族中一个位于中心位置且保存完整的转运蛋白元件正在进行旋转，将该元件放置在神经递质的空结合袋中，并扭曲了钠离子的结合位点。生化实验和计算机模拟表明，这使得转运蛋白恢复到向外的状态，同时在旋转的元素旋转回来之前不会结合钠离子。这样，转运蛋白只在正向过程中使用钠，而不是在反向过程中使用钠。此外，研究人员已经证明，如果这个旋转元件发生如此微小的变化，转运蛋白将无法正常工作，无法执行其功能。

这种对机理的新认识神经递质转运蛋白为治疗抑郁症、药物过量和成瘾带来了希望，因为我们现在更好地理解了抗抑郁药、摇头丸和可卡因等药物如何在不同状态下与这些转运蛋白结合以确保正确的效果。

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