研究人员在大脑中发现了一种新型的细胞通信方式

斯克里普斯研究所(Scripps Research)的科学家们发现，在健康的大脑中，有数百种蛋白质在膜包裹的小囊中不断运输，揭示了脑细胞之间的一种新的交流形式。该研究结果发表在本周的杂志上细胞的报道可以帮助科学家更好地了解神经系统疾病，包括阿尔茨海默病和自闭症。

“这是一种全新的方式细胞大脑可以相互交流，这在我们对健康和疾病的看法中从未被整合过，”斯克里普斯研究所的神经科学哈恩教授霍利斯·克莱因博士说。“它开辟了许多令人兴奋的研究途径。”

为了在整个大脑中发送信号，神经元通常使用一种称为神经递质的化学物质进行交流，这些化学物质从一个细胞移动到邻近的细胞。荷尔蒙也在大脑中循环，影响大脑的生长大脑细胞并帮助神经元之间建立新的连接。

此前，研究人员曾怀疑，少数蛋白质可能在孤立的情况下在大脑中更独立地移动。例如，研究阿尔茨海默病的科学家发现，突触核蛋白和tau -两种与神经变性有关的蛋白质-可以在受阿尔茨海默病影响的动物的大脑细胞之间移动。但他们不确定这是否与疾病本身有关。其他研究小组提供的证据表明，起源于一个细胞的蛋白质后来可以在另一个细胞中找到;然而，他们不能排除这种可能性，即蛋白质被分解成它的氨基酸组成单元，然后在目标细胞中重新组装。

在这项新研究中，Cline和她的同事使用了一种标记蛋白质的方法，以确保他们只追踪那些保持完整的蛋白质。如果蛋白质被分解，这种生物素分子标记就不能重新整合到新的蛋白质中。研究小组将该标签引入大鼠眼睛的视网膜神经节细胞。11天后，他们检查了来自视觉皮层这是大脑中负责处理视觉的区域，与视网膜神经节细胞有物理上的距离。

克莱因的团队接下来分离出视觉皮层中任何带有生物素标记的蛋白质。他们发现了200多种蛋白质，并与斯克里普斯研究教授约翰·耶茨三世博士合作，使用质谱法鉴定每种蛋白质。

“以前的方法不能让研究人员识别特定的蛋白质被运输，也不能在超微结构水平上观察这一过程，”这篇新论文的第一作者、前斯克里普斯研究所(Scripps Research)科学家、现就职于杜克大学的卢西奥·夏帕arelli说。“因此，使用这种蛋白质标记和识别策略的新组合，让我们在真正理解这些蛋白质发生了什么方面取得了进展。”

所鉴定的蛋白质包括许多在大脑中具有已知功能的蛋白质，包括在阿尔茨海默病中在细胞之间移动的tau蛋白和突触核蛋白。

克莱恩说:“这证实了在健康的大脑中，tau蛋白和突触核蛋白以及它们在大脑周围的运动是正常的。”“但对于阿尔茨海默病来说，它是一种在神经元之间运输的有毒蛋白质。”

研究人员还使用了一组不同的蛋白质标签来表明，在大多数情况下，这些蛋白质是在外泌体内的细胞之间运输的，外泌体是一种小的、膜封闭的隔间，里面装满了蛋白质，就像装满衣服的行李箱。这一发现可以为其他研究人员铺平道路，他们想要跟踪大脑其他区域的蛋白质运动，以及比较神经元间的运动蛋白质健康大脑和患病大脑的转运虽然这项新工作是在视觉系统中进行的，但克莱因说，没有理由不认为结果会有进一步的影响。

“在这种机制中，很可能有蛋白质在整个大脑中穿梭大脑她说。“我真正希望的是，这能激发人们对探索细胞间通信作用的新兴趣，这是我们直到现在才知道的。”