解开自闭症谜团的钥匙突触.PDF

· 716 · 生命的化学, 2013, 33(6): 716-719 《生命的化学》2013 年33 卷6 期 科普园地 科普园地 “自闭症的生物化学”系列连载(三) 解开自闭症谜团的钥匙——突触 仇子龙* ( 中国科学院上海神经科学研究所，上海200031) 黄金时代的发现 20世纪80年代末与90年代初，伴随着多聚酶 链式反应(PCR)技术的出现，分子生物学进入黄金 时代。而在此之前，高效率扩增DNA序列是不可 能的。PCR 的出现让基因的克隆进入井喷时期。 199 1年，美国哥伦比亚大学的Axel教授与Buck博 士利用P CR 方法发现了庞大的嗅觉受体基因家 族，并于十多年后因此一起获得诺贝尔医学与生 理学奖。1992年，在美国德克萨斯大学西南医学 研究中心，年仅36岁的Tom Sudhof博士已经拥有 了自己的实验室，成为助理教授。他是一位生物 化学家，但是却对神经科学非常感兴趣，他决心 用自己学到的生物化学和最新的分子生物学方法 来研究复杂的大脑。怎么入手呢？ 故事要从突触说起。我们大脑中的主要细 胞——神经元是如何相互通讯的呢？1897年英国 图1　突触(李叶菲 图) 神经生理学家Sherrington提出了 “突触”的概念。 他通过当时非常有限的神经生理学知识，创造性 突触传导才能够发生。怎样找到这些微小突触上 地提出：神经元之间通过一种叫作突触的结构来 的跨膜蛋白呢？他们使用了一种非常巧妙的方 相互通讯，而并非直接连通( 图1) 。至于突触有什 法，借助黑寡妇毒蜘蛛的力量。毒理学家们从黑 么特性，怎么组成，这些问题是一百多年后通过 寡妇毒蜘蛛 的毒液 中分离 出一种蛛毒素 分子生物学的手段来解决的。 (latrotoxin) ，并应用电生理学的方法知道蛛毒素可 年轻的Sudhof博士雄心勃勃地要用生物化学 以非常强烈地诱导突触的递质发放而使生物体的 的方法来解开突触的奥秘。当时已经知道突触是 神经末梢瘫痪，这就是毒蜘蛛致命毒液的奥秘。 细胞膜的脂双层结构，上面有一些神经递质受 Sudhof博士想，蛛毒素本身是一种蛋白质，它之 体，但是突触之所以能够形成，仿佛不是神经递 所以能够诱导突触的递质发放，是否是蛛毒素作 质受体的作用，因为神经递质传导通常发生在神 用在了突触上的某种蛋白质上而产生的效应呢？ 经元的突触连接建立完成的时刻，那么究竟是什 应用高超的生物化学技术，Sudhof博士用蛛 么信号诱导了突触连接的形成呢？Sudhof博士认 毒素蛋白做亲和层析的诱饵，在大脑样本中纯化 为，一定是突触上面有一些跨膜的蛋白质，介导 到了很多与蛛毒素蛋白相互作用的蛋白，接着对 了前一个神经元与后一个神经元形成突触，然后 这些肽段进行分析以后得到可能的DN A 编码序 收稿 日期：2013-12-11 *通信作者：仇子龙(1976-) ，男，博士，研究员，E-mail: zqiu@ 仇子龙. 解开自闭症谜团的钥匙—突触 · 717 · 列，应用简并探针进行PCR 的扩增，从基因文库 Su dh o f 博士的团队很快发现位于突触后结构的 中扩增到了一个神奇的基因，这个基因编码的跨 neuroligin 蛋白与突触后的骨架蛋白P