著名科學家Nature發表重要研究成果

　　在中樞神經系統中，神經遞質門控離子通道能夠根據神經遞質的結合情況，調節穿過神經元細胞膜的離子流，介導快速的興奮性和抑制性信號傳導。

　　甘氨酸是神經系統的主要抑制性遞質，它通過甘氨酸受體（GlyR）起作用，打開氯離子通道進而抑制神經元的激發。GlyR控制著多種運動和感知功能，包括視覺和聽覺。GlyR發生突變與自閉癥、過度驚嚇等神經疾病有關。由于缺乏高分辨率的結構數據，人們對甘氨酸受體的分子機制還知之甚少。

　　俄勒岡健康與科學大學、加州大學、HHMI的科學家們日前通過冷凍電鏡闡明了甘氨酸受體的作用機制。這項研究發表在九月七日的Nature雜志上，文章的通訊作者是結構生物學牛人Eric Gouaux，冷凍電鏡專家程亦凡博士也參與了這項研究。程亦凡博士是加州大學舊金山分校的副教授，他原本是物理學博士，后來改用物理學方法研究生物問題。 近來程博士在冷凍電鏡方面陸續發表了多項重要成果，受到了廣泛的關注。

　　研究人員對斑馬魚的α1 GlyR進行了研究，使其分別與士的寧、甘氨酸、甘氨酸/伊維菌素結合。士的寧（Strychnine）是一種有毒的生物堿，能夠拮抗GlyR阻斷氯離子流。甘氨酸在GlyR上的結合位點與士的寧相同，它的作用是促進通道開啟，允許氯離子流過。而伊維菌素（ivermectin）能通過別構機制增強甘氨酸誘導的離子流，調控GlyR的活性。

　　隨后他們通過單顆粒冷凍電鏡（cryo-EM）揭示了拮抗劑、激動劑、別構調節物與GlyR之間的分子互作。研究表明，拮抗劑士的寧將GlyR鎖定在關閉狀態，激動劑甘氨酸將GlyR穩定在開啟狀態，而甘氨酸/伊維菌素復合物使GlyR處于半開狀態。

　　結構生物學曾經是X射線晶體學技術的天下，現在冷凍電鏡（cryo-EM）逐漸有了后來居上之勢。隨著硬件設備和軟件算法等方面的突破，冷凍電鏡越來越受到重視。該技術的優勢在于不需要結晶，樣品用量很少，可以在短時間內同時獲得多個復合體狀態的三維結構。

　　GlyR是Cys-loop受體家族中的一員，這類受體神經系統中有著突出作用，是許多天然物質和人工試劑的作用靶標。這項研究不僅闡明了GlyR的作用機制，也有助于解讀Cys-loop受體的結構。