在突觸后蛋白質(zhì)聚集中出現(xiàn)的一種蛋白質(zhì)已被發(fā)現(xiàn)對其形成至關(guān)重要。神戶大學(xué)的發(fā)現(xiàn)確定了突觸功能的一個(gè)新的關(guān)鍵角色，并首次揭示了其迄今為止未被描述的細(xì)胞作用和進(jìn)化。
突觸，兩個(gè)神經(jīng)元之間的連接，是大腦功能的一個(gè)關(guān)鍵因素。信號從突觸前神經(jīng)元傳遞到突觸后神經(jīng)元是由蛋白質(zhì)介導(dǎo)的，蛋白質(zhì)失衡會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)精神疾病，如嚴(yán)重抑郁癥、自閉癥或酒精依賴。然而，由于在這個(gè)連接處存在的蛋白質(zhì)種類繁多，許多還沒有被研究過，通常甚至不清楚以前發(fā)現(xiàn)的那些蛋白質(zhì)是否真的屬于那里，或者它們是否只是分析過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)。突觸后膜正下方的一個(gè)特別明顯的結(jié)構(gòu)是所謂的“突觸后密度”，可能是數(shù)千種不同蛋白質(zhì)的聚集。
為了闡明突觸后密度，神戶大學(xué)的神經(jīng)生理學(xué)家TAKUMI Toru和他的團(tuán)隊(duì)首先比較了之前關(guān)于這一現(xiàn)象的35個(gè)數(shù)據(jù)集，以找出哪些未表征的蛋白質(zhì)是一致的。該論文的第一作者KAIZUKA Takeshi解釋說:“我們建立了一個(gè)分析管道來統(tǒng)一和對齊不同數(shù)據(jù)集中的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致鑒定出一種特征不佳的突觸蛋白，這種蛋白已在20多個(gè)這些數(shù)據(jù)集中被檢測到。”這表明，這種被標(biāo)記為FAM81A的蛋白質(zhì)可能與整個(gè)結(jié)構(gòu)的功能有關(guān)，因此研究小組分析了它與其他蛋白質(zhì)的相互作用，它在神經(jīng)元內(nèi)部和周圍的分布，它對神經(jīng)元形狀和功能的影響，它的功能機(jī)制，以及它的進(jìn)化。簡而言之，他們對這種蛋白質(zhì)進(jìn)行了完整的首次表征。
Takumi總結(jié)了他們的結(jié)果，現(xiàn)在發(fā)表在PLoS生物學(xué)雜志上，“重要的發(fā)現(xiàn)是FAM81A與至少三種主要的突觸后蛋白相互作用并調(diào)節(jié)它們的凝結(jié)。這表明FAM81A是突觸后密度的主要調(diào)節(jié)因子。”該小組可以證實(shí)FAM81A通過液-液相分離促進(jìn)關(guān)鍵蛋白質(zhì)凝聚成無膜細(xì)胞器，這一過程中，強(qiáng)相互作用的分子排除了周圍介質(zhì)的元素，并且缺乏蛋白質(zhì)導(dǎo)致培養(yǎng)神經(jīng)元活性顯著降低。
人類有兩個(gè)相關(guān)的基因拷貝，F(xiàn)AM81A和FAM81B。然而，F(xiàn)AM81A在大腦中表達(dá)，而FAM81B僅在睪丸中表達(dá)。此外，鳥類和爬行動(dòng)物也有兩個(gè)基因副本，但兩棲動(dòng)物、魚類和無脊椎動(dòng)物只有一個(gè)，而且它的表達(dá)并不局限于一個(gè)組織。“有趣的是，與其他突觸分子相比，F(xiàn)AM81A在突觸中的功能的進(jìn)化保守性似乎是有限的，因?yàn)樵谕挥|中沒有檢測到魚類的FAM81A同源物。這表明FAM81A可能是理解高等脊椎動(dòng)物大腦認(rèn)知功能的關(guān)鍵蛋白質(zhì)，”Kaizuka說。
但他們的工作只是第一步。要真正了解這種蛋白質(zhì)的作用，有必要研究它在大腦復(fù)雜環(huán)境中的功能。因此，神戶大學(xué)的研究小組想要?jiǎng)?chuàng)建缺乏FAM81A基因的小鼠模型，并研究這對突觸功能和生物體行為的影響。
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