Cell子刊：鈉離子通道蛋白的轉運之謎

　　神經沖動以電脈沖的形式，實現中樞神經系統的信息交流。為了發揮正常功能，起始神經沖動的關鍵蛋白必須到達正確的位置，不過一直以來人們并不了解這一過程的具體機制。現在，科學家們解開了這個謎團，鑒定了上述過程中的關鍵分子。

　　神經元需要通過神經沖動，將知覺、運動、思維和情感信息發送給神經回路中的其他細胞。神經沖動起始后，會反復地沿著軸突傳遞，以保證神經系統產生穩定的信息流。軸突是神經元細胞本體的細長延伸結構。

　　舉例來說，如果你的指頭碰到了滾燙的火爐，手上的神經細胞就會通過神經沖動與大腦交流，使你避免嚴重燙傷。

　　在這一過程中，負責生成電脈沖的鈉離子通道蛋白，需要移動到軸突的正確位置。而這篇發表在Developmental Cell雜志上的文章，首次為人們展示了鈉離子通道蛋白的具體移動機制。

　　“這項研究解決了一個非常基本的問題，”領導這項研究的俄亥俄州立大學助理教授Chen Gu說。“只有正確移動和插入到軸突，這些通道蛋白才具備功能。”

　　雖然鈉離子通道蛋白在神經元的細胞體合成，但它們需要在軸突中行使功能。自上世紀五十年代人們發現神經沖動以來，科學家們一致未能闡明鈉離子通道從細胞體到達軸突的過程。

　　此前有研究指出，鈉離子通道蛋白通過另一個蛋白錨定在軸突中。而這項新研究顯示，馬達蛋白也參與其中。馬達蛋白所產生的機械力，可以將鈉離子通道蛋白及其搭檔運送到軸突。

　　這一發現可以幫助人們深入理解許多神經性疾病的根源，例如多發性硬化、帕金森癥、脊髓/大腦損傷等。這些疾病都與軸突故障或軸突退化有關，神經系統的電信號傳遞發生異常。

　　Gu一直是研究鉀離子通道的專家，他曾經詳細解析了鉀離子通道進入軸突的機制。幾年前，他的研究團隊偶然發現，鈉離子通道蛋白的錨定蛋白ankyrin-G能與馬達蛋白結合。ankyrin-G是一個幫助其他分子連接的接頭蛋白，集中在郎飛結和軸突靠近細胞體的地方。對于信號傳遞來說，郎飛結非常重要，因為神經沖動必須跨越它們才能維持信息流。

　　研究顯示，在軸突中ankyrin-G能拴住鈉離子通道蛋白，同時馬達蛋白kinesin-1也通過ankyrin-G結合上來。“三者同時結合形成復合體，馬達蛋白產生機械力，使鈉離子通道蛋白沿著軸突移動最終到達目的地，”Gu說。

　　為了驗證這一機制，研究人員通過活細胞成像，觀察了三個蛋白在軸突上的移動。他們也進行了動物實驗，發現小腦缺乏ankyrin-G的小鼠，無法實現鈉離子通道蛋白的轉運。另外，在正常小鼠的大腦中干擾上述三個蛋白的相互作用，也會使鈉離子通道蛋白困在細胞體里。

　　“編碼這三個蛋白的基因發生突變，會引起一些神經性疾病。其它疾病中的缺陷也可能對這三個蛋白產生影響，干擾鈉離子通道的運輸和功能，引起神經沖動的異常，” Gu說。