金泽大学纳米生命科学研究所 (WPI-NanoLSI) 的研究人员利用高速原子力显微镜观察了 AMPA 受体的动态变化，这对于大脑交流至关重要。他们的研究结果发表在《ACS Nano》上，揭示了这些受体在信号传输过程中如何适应，并提出了神经系统治疗的潜在目标。

高速原子力显微镜揭示大脑受体的动态行为

这项由 Mikihiro Shibata 领导的研究深入探讨了 AMPA 受体 (AMPAR) 的复杂行为，这对于大脑神经细胞之间的通讯至关重要。

AMPAR 负责快速兴奋性神经传递，这一过程对学习、记忆和整体认知功能至关重要。这项研究特别关注 AMPAR 的 GluA2 亚基，它是突触(神经元连接的连接点)信号传递的关键成分。

研究团队采用了一种称为高速原子力显微镜(HS-AFM) 的先进成像技术来观察 GluA2 亚基中 N 端结构域 (NTD) 的实时行为。NTD 是该蛋白质的起始片段，在 AMPAR 如何发挥作用以及在突触处聚集方面起着关键作用。

该研究还检查了 GluA2 亚基如何与 TARP γ2 相互作用，TARP γ2 是一种微调受体对信号反应的调节蛋白。

一项重要发现是 NTD 在不同状态下的行为：静息、激活和脱敏。研究人员发现，在激活状态下，NTD 二聚体(NTD 对)可以分裂成单个单元或单体。这一过程称为亚基交换，允许一个受体的部分与另一个受体的部分交换，从而可能改变受体的功能。

这一新观察得到了分子动力学模拟的支持，结果表明这些单体状态在脂质环境中是稳定的，为受体的适应性和多样性提供了潜在的机制。

在脱敏状态下，受体对信号的响应变弱，NTD 二聚体会分离，但与激活状态相比，它们的运动受到更多限制。这种脱敏有助于保护神经细胞免受过度刺激，从而避免细胞损伤。

该研究对不同功能状态下 NTD 结构变化的深入了解，凸显了 AMPAR 的动态特性及其适应突触环境内各种条件的能力。

该研究还揭示了神经元五聚蛋白 1 (NP1) 的作用，NP1 是一种有助于 AMPAR 在突触处聚集的蛋白质。NP1 形成一种环状结构，与 NTD 的尖端结合，可能有助于多个 AMPAR 聚集成簇。

这种聚集对于有效的突触传递至关重要，因为它使受体更紧密地靠在一起，从而允许神经元之间更有效地传递信号。通过连接多个受体，NP1 增强了突触连接的强度和可靠性，有助于提高神经通信的整体效率。

这项研究的结果对我们理解 AMPAR 在神经传递过程中如何发挥作用和适应有很大帮助。通过揭示 NTD 中的动态结构变化并强调 NP1 在受体聚集中的作用，这项研究为突触可塑性(突触随着时间的推移而增强或减弱的能力)背后的分子过程提供了新的见解，这对于学习和记忆至关重要。

这些发现对于开发 AMPAR 功能紊乱的神经系统疾病(如癫痫、阿尔茨海默病和其他认知障碍)的治疗方法具有重要意义。

正如作者总结的那样，“我们的研究揭示了 AMPA 受体内发生的动态结构变化，强调了其非凡的适应性。了解这些机制不仅加深了我们对大脑功能的认识，而且还为针对突触传递和可塑性的治疗干预开辟了新途径。”