「生物流」为了提高反应速度,大脑不惜“卸磨杀驴”( 二 )



「生物流」为了提高反应速度,大脑不惜“卸磨杀驴”
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研究发现 , 能够解装配无功能的顺式SNARE复合体的物质 , 是一种名为NSF的ATP酶 。 NSF能够和无功能的顺式SNARE复合体结合 , 打开其四螺旋束结构 , 使其解甲归田 , 以便在之后的轮回里继续“拉磨” 。 这也类似于回收垃圾 , 循环再利用 。

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正如清洁工清理垃圾需要体力 , NSF清理无功能的SNARE复合体也需要能量ATP 。 幸运的是 , NSF本身就是一种ATP酶 , 可以转变ATP , 利用其释放的能量 , 就可以解开无功能的SNARE复合体 。

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NSF清理无功能的SNARE复合体的过程
实验发现 , 如果干扰NSF的活性 , 会影响递质的释放速度 。 同样 , 如果用遗传的方法完全去掉NSF , 无功能的顺式SNARE复合体会出现在新生囊泡上 , 这说明完成使命的顺式SNARE复合体在缺失NSF的情况下 , 无法被彻底清理 。 另一个清洁工——交叉蛋白(Intersectin)
除了ATP酶NSF之外 , 负责胞吞的蛋白也会顺便清除囊泡释放后留下的“垃圾” 。 例如 , 最近2020年1月发表在《神经元》杂志上的一篇文章发现 , 交叉蛋白(Intersectin)也能够结合并清除失去功能的顺式SNARE复合体 , 介导快速的神经递质释放 。

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交叉蛋白能够结合SNARE复合体的v-SNARE
交叉蛋白本是一个胞吞过程中的支架蛋白 。 交叉蛋白栖身囊泡表面 , 其特殊的结构 , 就像建筑工地上的一个钢筋架子 , 为胞吞过程中的多种功能蛋白提供了落脚的位置(SH3结构域) 。 交叉蛋白在胞吞中的作用极其关键 。
而就是这一参与胞吞的交叉蛋白 , 竟然也能够直接通过自己的SH3结构域 , 和胞吐中无功能的顺式SNARE复合体结合 , 并清理之 。 并且 , 交叉蛋白在胞吞中的清理功能独立于它在胞吞中的支架功能 。
实验表明 , 交叉蛋白的缺失会影响海马神经元中的快速递质释放 。 而破坏交叉蛋白与SNARE复合体的结合 , 能够引起递质释放的短时程抑制 。 这些实验表明 , 在突触活动中 , 交叉蛋白在清除SNARE复合体 , 加快递质释放速度中起着重要作用 。 总结
大脑的反应速度依赖于神经递质的释放速度 。 快速的递质释放需要快速清除失去功能的分子机器 , 以保证后续囊泡的迅速补充 。 这卸磨杀驴过程的刽子手 , 包括一种ATP酶NSF , 以及在胞吞中发挥作用的交叉蛋白 。
【「生物流」为了提高反应速度,大脑不惜“卸磨杀驴”】当然 , 实际上参与这一过程的蛋白远不止这些 , 有些已经被发现 , 有些还未被发现 。 这些蛋白质共同作用 , 清道夫般扫除了下一个囊泡结合的障碍 , 微观上加速了囊泡的释放 , 进而在宏观上加快了大脑的反应速度 。


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