PNAS：突触囊泡三维成像

　　Max delbrck中心的研究人员利用低温电子断层扫描技术揭示了突触囊泡分子结构的新细节，突触囊泡有助于在大脑中运输神经递质。该研究发表在《美国国家科学院院刊》上，可以为精神疾病的治疗策略提供信息。

　　

Max delbrck中心原位结构生物学实验室组长Misha Kudryashev教授的实验室里，由Uljana krav科和她的同事领导的研究人员揭示了突触囊泡分子结构的新特征。利用低温电子断层扫描，该团队能够在3D中可视化sv，并确认潜在的重要蛋白质-蛋白质相互作用。他们还拓宽了我们对SV功能和囊泡如何回收的理解。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

“突触囊泡对大脑功能至关重要，它们已经被研究了几十年。然而，先前的报道描述了一个“平均”突触囊泡的分子组成。我们的研究能够在分子分辨率上对单个囊泡进行成像，”该论文的通讯作者Kudryashev说。

突触囊泡是一种储存和释放神经递质（如多巴胺和血清素）的球形结构，存在于神经元的突触前末端。它们在帮助神经元之间传递信号方面起着至关重要的作用。它们表面最大的蛋白质是一种叫做v - atp酶的花状分子。挨着它的是另一种叫做突触体素的小蛋白质。Kudryashev说，研究人员认为这两种蛋白质相互作用，但直到今年才有人直接对它们进行成像。

她解释说：“这项研究是第一次直接可视化显示这两种蛋白质在突触囊泡膜上的定位。”今年早些时候，另外两份报告分别发表在《自然》和《科学》杂志上。

作者还对部分组装的和空的网格蛋白笼的位置进行了成像，网格蛋白笼是一种晶格状结构，在将SVs回收回细胞中起着关键作用。Kudryashev说，这些笼子比之前发现的更靠近细胞膜，这可能是一种高效节能机制的标志，通过这种机制，sv被回收利用，“但我们需要额外的实验来证明这一点。”

她补充说，在文献中很少有空的网格蛋白笼子的图像。“我们首次发现，空笼子更靠近细胞膜。这一观察暗示了神经元中空笼子的功能作用。”

冷冻电子断层扫描在行动

低温电子断层扫描是一种成像技术，它以多个倾斜角度对低温冷冻样品进行二维成像，以重建生物样品的三维体积。它最常用于研究大分子，细胞器或细胞如何在空间上组织，提供亚纳米分辨率的结构和上下文见解。

与质谱或冷冻电子显微镜等其他分析蛋白质结构的方法不同，冷冻电子断层扫描使研究人员能够在其天然环境中观察蛋白质。其他需要更多步骤来处理样品的技术往往会丢失重要的结构信息。

“我们的方法保留了囊泡的原始状态，使我们能够对其表面的各种蛋白质进行成像，”krav<e:1> enko说。低温电子断层扫描使研究人员能够显示蛋白质的空间组织，并揭示了v - atp酶和突触素之间的持久联系，这表明这种相互作用具有重要的功能。

对神经学研究的启示

已确定的v - atp酶和突触素之间的相互作用为一些神经系统疾病的分子机制提供了见解。特别是那些涉及突触囊泡循环和神经传递功能障碍的疾病，krav<e:1> enko说。

“现在我们知道这两种蛋白质相互作用，这些信息可以用于诊断，或者开发与异常神经发育相关的疾病的治疗方法。”