記者10日從中國科學技術(shù)大學獲悉，該?？蒲腥藛T在利用冷凍電鏡解析神經(jīng)突觸超微結(jié)構(gòu)方面取得突破，解密了神經(jīng)突觸“黑匣子”。

學術(shù)期刊美國神經(jīng)科學學會會刊《神經(jīng)科學期刊》(《Journal of Neuroscience》)近日以封面形式報道了該項研究成果。

突觸是大腦行為、意識、學習與記憶等功能的基本結(jié)構(gòu)與功能單元，同時也是多種腦疾病發(fā)生的起源。解析突觸的分子組織架構(gòu)及其在神經(jīng)活動過程中的變化，被認為是解密大腦奧妙的直接有效的方法，也是神經(jīng)科學中基礎(chǔ)的研究工作之一。

早期，生化與分子生物學、電生理學等研究發(fā)現(xiàn)了突觸中的各種大量分子和細胞器組份，并揭示了突觸的各種功能特性和可塑性規(guī)則。然而，由于研究手段的局限，突觸中的這些不同組件是如何組織成復(fù)雜的機器來執(zhí)行不同的功能，還遠遠沒有充分觀察和解析。

中國科學技術(shù)大學合肥微尺度物質(zhì)科學國家研究中心與生命科學學院畢國強、劉北明與周正洪教授合作，利用發(fā)展的冷凍電子斷層三維重構(gòu)技術(shù)(cryoET)，結(jié)合自主研發(fā)的冷凍光電關(guān)聯(lián)顯微成像技術(shù)，實現(xiàn)了對中樞神經(jīng)系統(tǒng)中兩類主要突觸的定量化分析。通過將大鼠的海馬神經(jīng)元培養(yǎng)在冷凍電鏡的特型載網(wǎng)上，課題組獲得了一系列完整突觸在近生理狀態(tài)下的三維結(jié)構(gòu)。

結(jié)合定量分析手段，報道了抑制性突觸的均勻薄片狀突觸后致密區(qū)結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)兩類突觸中均存在橢球狀突觸囊泡，結(jié)束了關(guān)于兩類突觸在突觸囊泡和突觸后致密區(qū)形態(tài)精細結(jié)構(gòu)上的由來已久的爭論。

隨后，課題組進一步獲得了突觸在分子水平的精細組織架構(gòu)，實現(xiàn)了在突觸原位直接觀察單個神經(jīng)遞質(zhì)受體蛋白復(fù)合物及其與支架蛋白的相互作用。

這是當前上利用冷凍電鏡技術(shù)對完整突觸進行系統(tǒng)性定量分析。該工作一方面推動了對突觸超微結(jié)構(gòu)與功能這一“黑匣子”的解密，另一方面為突破冷凍電鏡技術(shù)在復(fù)雜細胞體系中原位解析生物大分子復(fù)合物的組織結(jié)構(gòu)這一技術(shù)難題奠定了基礎(chǔ)