利用冷凍電鏡成功解析神經突觸超微結構

　　記者從中國科大獲悉，該校合肥微尺度物質科學國家研究中心與生命科學學院畢國強、劉北明與周正洪教授合作課題組的研究成果——利用冷凍電子斷層三維重構技術（cryoET）與冷凍光電關聯顯微成像技術解析神經突觸超微結構。

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　　2月7日，美國神經科學學會會刊《神經科學雜志》以封面形式報道了這一成果。

　　突觸是大腦行為、意識、學習與記憶等功能的最基本結構與功能單元，同時也是多種腦疾病發生的起源。精確解析突觸的分子組織架構及其在神經活動過程中的變化，被認為是解密大腦奧妙的最直接有效的方法，也是神經科學中最基礎的研究工作之一。然而，由于研究手段的局限，突觸中的這些不同組件是如何組織成復雜的機器來執行不同的功能，還遠遠沒有充分觀察和解析。

　　科研人員利用cryoET，結合自主研發的冷凍光電關聯顯微成像技術，實現了對中樞神經系統中兩類最主要突觸—興奮性/抑制性突觸的精確區分以及結構特征的定量化分析。通過將大鼠的海馬神經元培養在冷凍電鏡的特型載網上，隨后進行快速冷凍后并直接進行成像，獲得了一系列完整突觸在近生理狀態下的三維結構，結束了關于兩類突觸在突觸囊泡和突觸后致密區形態精細結構上的由來已久的爭論。課題組進一步獲得了突觸在分子水平的精細組織架構，實現了在突觸原位直接觀察單個神經遞質受體蛋白復合物及其與支架蛋白的相互作用。

　　這是當前國際上首次利用冷凍電鏡技術對完整突觸進行系統性定量分析。該工作一方面推動了對突觸超微結構與功能這一“黑匣子”的解密，另一方面為突破冷凍電鏡技術在復雜細胞體系中原位解析生物大分子復合物的組織結構這一技術難題奠定了基礎。