人腦約有1000億個神經(jīng)元，神經(jīng)元之間約有上萬億的突觸連接，形成了迷宮般的網(wǎng)絡(luò)連接。每個神經(jīng)元包含有數(shù)百萬的蛋白質(zhì)，執(zhí)行不同的功能。確切地說，是各種蛋白質(zhì)之間的相互作用形成了復(fù)雜的腦網(wǎng)絡(luò)，而人們對這些蛋白質(zhì)間相互作用的研究還處于起步階段。

最近，美國邁阿密大學(xué)（UM）科學(xué)家開發(fā)出一種新的實時成像技術(shù)，第一次讓人們能直接看到活動物腦中蛋白質(zhì)之間的相互作用。

蛋白質(zhì)的“社交網(wǎng)絡(luò)”

“蛋白質(zhì)雖小，它們之間的相互作用形成了網(wǎng)絡(luò)，就像人類的社交網(wǎng)絡(luò)那樣?！痹擁椖渴紫芯繂T、邁阿密大學(xué)文理學(xué)院生物學(xué)教授阿基拉·奇巴解釋說，“雖然網(wǎng)絡(luò)的級別不一樣，但在一個既定網(wǎng)絡(luò)的基本單位之間，發(fā)生的行為都大致相同?！毙录夹g(shù)能讓科學(xué)家以可視化方式看到動物腦中蛋白質(zhì)之間的相互作用，在不同的時間、不同的位置看到它的發(fā)展變化。這種互相作用就像有機生物之間的聯(lián)系交往。

研究人員選擇了果蠅胚胎作為實驗的理想模型，因為果蠅的腦結(jié)構(gòu)比較簡單，而且透明，用一臺熒光壽命成像顯微鏡（FLIM）就可能看到細胞的內(nèi)部過程。觀察結(jié)果對其它動物的腦，包括人腦也是適用的。

在實驗中，研究人員給果蠅胚胎中的兩種蛋白質(zhì)做了熒光標記：一種是Rho GTPase Cdc42，也叫細胞分裂控制蛋白42，它是一種發(fā)育必需的、被廣泛表達的蛋白質(zhì)，由綠色熒光蛋白標記；另一種是Cdc42的信號搭檔——調(diào)節(jié)蛋白WASp，也叫威斯科特—奧德里奇綜合征蛋白，由紅色熒光蛋白標記。目前科學(xué)家認為，這兩種蛋白結(jié)合在一起，能在腦發(fā)育期間幫助神經(jīng)元生長。而且人腦中也有這兩種蛋白。

“交往”中的能量轉(zhuǎn)移

以前人們在觀察細胞內(nèi)部時，需要對細胞進行化學(xué)或物理處理，這樣很可能擾亂或殺死細胞，也就無法研究蛋白質(zhì)在細胞天然環(huán)境中是怎樣相互作用的。

研究小組利用一種叫做福斯特共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）的原理克服了這一難題。福斯特共振能量轉(zhuǎn)移也叫熒光共振能量轉(zhuǎn)移，是指在兩個不同的熒光分子（基團）中，如果供體分子的發(fā)射光譜與受體分子的吸收光譜有一定的重疊，當(dāng)這兩個分子距離足夠近時，就能觀察到熒光能量由供體向受體轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。

根據(jù)福斯特的描述，當(dāng)兩個小蛋白質(zhì)靠得足夠近時（通常是小于8納米），就會發(fā)生這種能量轉(zhuǎn)移，使供體分子的熒光壽命縮短，從3納秒縮短到2.5納秒。這種現(xiàn)象可作為兩個蛋白質(zhì)之間發(fā)生了物理作用的證據(jù)，也是一種分子信號，顯示出活動物體內(nèi)特殊蛋白之間在何時何地發(fā)生了相互作用。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在果蠅胚胎的腦中形成新突觸的同時同地，神經(jīng)元內(nèi)互相作用的蛋白質(zhì)間也發(fā)生了能量共振轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

“以往研究顯示了Cdc42和WASp在試管中能直接結(jié)合在一起，而這是首次直接顯示了兩種蛋白質(zhì)在腦中的相互作用?！逼姘驼f，“我們的最終目標是創(chuàng)造一種方法，能對腦中蛋白質(zhì)間的相互作用進行系統(tǒng)地檢查?，F(xiàn)在基因組計劃已經(jīng)完成了，下一步就是要掌握那些基因編碼蛋白在我們體內(nèi)都干些什么?！保▉碓矗骸犊萍既請蟆?記者 常麗君 ）

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