在一些海参的帮助下,内布拉斯加大学林肯分校的化学家发现,对生物分子进行的最小可能变化之一可以引发最严重的后果之一:指导神经元的激活。
他们的研究重点是肽,它们是能够在细胞(包括神经元)之间传递信号的短链氨基酸。这些肽存在于大多数动物的中枢神经系统和血液中。肽中的氨基酸可以采用两种形式之一,L 或 D,它们由以相同方式连接但以镜像方向排列的相同原子组成。
化学家通常将这两个方向视为分子的左手和右手。L 方向在肽中更为常见,以至于被认为是默认方向。但是,当酶确实将 L 翻转为 D 时,看似微不足道的转变可以将潜在的治疗分子转变为有分子,反之亦然。
现在,Husker 化学家 James Checco、Baba Yussif 和 Cole Blasing 揭示了分子镜像的全新作用。该团队首次表明,单个氨基酸的方向——在这种情况下,是在海蛞蝓的神经肽中发现的数十种氨基酸之一——可以决定该肽激活一种神经元受体与另一种神经元受体的可能性。由于不同类型的受体负责不同的神经元活动,这一发现指向了另一种方式,大脑或神经系统可以通过这种方式调节其细胞之间迷宫般的、维持生命的交流。
“我们发现了生物学运作的新方式,”内布拉斯加州化学助理教授 Checco 说。“这是帮助确保肽进入一种信号通路而不是另一种信号通路的自然方式。更多地了解这种生物学将有助于我们在未来的应用中利用它。”
Checco 对神经肽信号传导的兴趣可以追溯到他作为博士后研究员的时候,当时他遇到了第一项研究,该研究显示了具有 D-氨基酸的肽激活海蛞蝓神经元受体的证据。只有当肽含有 D-氨基酸时,该特定受体才会对肽作出反应,使其从 L 翻转到 D 类似于开/关开关。