神经元通过突触进行通信。麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的科学家们试图确定神经元如何维持其建立和维持这种交流的能力。他们对果蝇的新研究揭示了神经元如何建立和维持这一重要基础设施。

果蝇研究为神经元如何沟通提供了新的见解

他们的研究结果发表在《eLife》杂志上，题为“通过传递和周转的平衡调节活跃区突触前Ca2+通道丰度”。

研究人员写道：“电压门控Ca2+通道(VGCC)介导Ca2+流入，以触发称为活性区(AZ)的特殊突触前部位的神经递质释放。”“AZ处VGCC的丰度调节神经递质释放概率(Pr)，这是突触强度的关键突触前决定因素。尽管生物合成、传递和回收共同建立了AZVGCC丰度，但通过实验分离这些不同的调控过程仍然很困难。在这里，我们描述了如何确定Cacophony(Cac)(果蝇中唯一介导突触传递的VGCC)的AZ水平。”

这项新研究的资深作者TroyLittleton表示：“钙通道是钙流入的主要决定因素，钙流入随后会触发囊泡融合，因此它是将电信号转换为化学突触传递的突触前侧引擎的关键组成部分。”麻省理工学院生物、大脑和认知科学系神经科学梅尼肯教授。“它们如何在活跃区域积累确实不清楚。我们的研究揭示了活性区如何积累和调节钙通道丰度的线索。”

科学家通过不同的操作(右两列)敲除一种名为alpha2delta的蛋白质越多，与未改变的对照(左列)相比，果蝇神经元突触活动区(亮度和绿点数量)中积累的Cac钙通道就越少。

“众所周知，调节突触前钙通道的功能具有非常重要的临床效果，”利特尔顿说。“了解这些渠道监管方式的基线非常重要。”

利用果蝇运动神经元的模型系统，研究人员采用了多种技术和实验，首次展示了钙通道在活动区域​​的分布和维护的逐步过程。

使用另一种人为延长果蝇幼虫阶段的技术，研究人员还发现，如果有额外的时间，活性区将继续用一种名为BRP的蛋白质构建其结构，但Cac积累会在正常的六天后停止。

“这表明，神经元对活性区的结构蛋白(如BRP)有非常不同的规则，这些结构蛋白会随着时间的推移不断积累，而钙通道则受到严格调节，其丰度受到限制，”卡伦·坎宁安(KarenCunningham)说，利特尔顿的实验室说。

研究结果表明，除了Cac供应或BRP变化之外，一定还有其他因素对Cac水平进行如此严格的调节。坎宁安转向alpha2delta。当她对其中的表达量进行基因操纵时，她发现alpha2delta水平直接决定了Cac在活跃区积累的数量。

在进一步的实验中，Cunningham还证明了alpha2delta维持Cac水平的能力取决于神经元的总体Cac供应。这一发现表明，α2δ可能在Cac运输过程中在上游发挥作用，向活跃区域供应和再供应Cac，而不是通过稳定其来控制活跃区域的Cac数量。

利特尔顿说，他的实验室渴望在这些结果的基础上再接再厉。既然钙通道丰度和补充的规则已经清楚，他想知道当神经元经历可塑性时它们有何不同。