关键大脑感受器的结构变异使它能够应对恶劣的环境
在中风或癫痫发作时，大脑受影响部分的神经元会以异常快的速度放电。这种情况的一个副产品是大脑的pH值显著下降，使局部环境变成不适宜居住的酸性。
冷泉港实验室(CSHL)的生物学家使用一种称为冷冻电镜的强大显微镜方法，发现了大脑生理学的一个关键元素，一种称为NMDA受体的兴奋性神经递质的对接端口，如何能够在这种恶劣的环境中发挥作用。
由CSHL教授Hiro Furukawa领导的团队发表了NMDA受体变体的高分辨率图像，该受体适应于在低pH值下工作。古川说:“我们至少在20年前就知道，不同类型的NMDA受体起着不同的作用，特别是在癫痫和中风造成的酸化环境中。”“到目前为止，我们还不了解潜在的分子机制。”
NMDA受体位于兴奋性神经元的细胞膜上，在那里它们形成小孔，并通过“控制”带电原子或离子进出的流动来控制电信号。NMDA受体在大脑学习和形成新记忆时是活跃的。该受体的功能障碍被认为与一系列疾病有关，包括神经退行性疾病、疼痛、抑郁和精神分裂症。
古川的团队展示了NMDA如何受体它们的蛋白质组成会有轻微的变化，这要归功于一种叫做选择性剪接的细胞机制——这个过程使单个基因产生单个基因的不同变体蛋白质．受体的一种“剪接变体”，存在于大脑事实证明，它对酸性环境的敏感性低于其他版本。
NMDA受体是科学家们所说的四聚体——把它想象成一个由四种蛋白质组成的管道，连接神经元内部和外部环境。这四种蛋白质以这样一种方式交织在一起，在它们的中心留下了一个开放的空间——离子通道。
该受体的四种蛋白质分为两组两个“亚基”，称为GluN1和GluN2。古川的研究小组对该受体的一种变体进行了成像，其中GluN1亚基的一部分略有改变。这种改变改变了受体的结构，使GluN1和GluN2亚基更紧密地结合在一起。这反过来又改变了与pH传感器所在的大结构部分的接口。
结果是整个受体对pH值的变化变得不那么敏感。“我们已经从自然界中了解到，这种受体是如何在疾病发生时保持完整并发挥作用的环境变成敌意，”古川说。“像这样的研究为创造治疗方法提供了信息，以解决这一重要受体的故障。”
