中美学者用冷冻电镜解析大脑神经突触“黑匣子”

　　突触是大脑行为、意识、学习与记忆等功能的基本结构与功能单元，也是多种脑疾病发生的起源。近期，中国科学技术大学教授毕国强、刘北明与美国加州大学洛杉矶分校教授周正洪组成课题组，利用冷冻电镜技术对完整突触进行了系统性定量分析。美国神经科学学会会刊《神经科学》日前以封面形式对此进行了报道。

　　精确解析突触的分子架构及活动过程，被认为是解密大脑奥妙的最有效方式。早期的研究者发现了突触中的分子和细胞器组份，揭示了突触的各种功能特性和规则。但由于手段局限，对其机理还远没有充分观察和解析。

　　近期，课题组利用冷冻电镜技术，结合自主研发的冷冻光电关联显微成像技术，实现了对中枢神经系统中两类最主要突触——兴奋、抑制性突触的精确区分，以及结构特征的定量化分析。他们将大鼠的海马神经元培养在冷冻电镜的特型载网上，快速冷冻并直接成像，获得了一系列完整突触在近生理状态下的三维结构。结合定量分析手段，了解了抑制性突触的均匀薄片状突触后致密区结构，获得了突触在分子水平的精细组织架构，实现了在突触原位直接观察单个神经递质受体蛋白复合物及其与支架蛋白的相互作用。

　　据介绍，这是当前国际上首次利用冷冻电镜技术对完整突触进行系统性定量分析，推动了对突触超微结构与功能这一“黑匣子”的解密。另一方面，为突破冷冻电镜技术在复杂细胞体系中原位解析生物大分子复合物组织结构这一技术难题，奠定了基础。