神经元在称为突触的连接处相互通信。当钙离子进入充满含有化学信息的囊泡的“活跃区”时，它们就开始“交流”。由于带电的钙，囊泡“融合”到突触前神经元的外膜，将其通讯化学物质释放到突触后细胞。
Picower 学习与记忆研究所的一项新研究 麻省理工学院简介 揭示了神经元如何建立和维持这一重要的基础设施。
钙通道是突触前侧引擎的关键部分，它将电信号转换为化学突触传递，因为它们是钙流入的主要决定因素，然后导致囊泡融合。然而，它们如何在活跃区域积累尚不清楚。
这项新研究为活性区如何积累和调节钙通道的丰度提供了线索。
这项新研究的资深作者、麻省理工学院生物系、脑与认知科学系 Menicon 神经科学教授特洛伊·利特尔顿 (Troy Littleton) 说： “众所周知，调节突触前钙通道的功能具有显着的临床效果。了解这些渠道监管方式的基线非常重要。”
钙通道对于活性区的发育至关重要吗？
科学家们想在幼虫身上找到这个问题的答案。值得注意的是，果蝇钙通道基因（称为“杂音”或 Cac）非常重要，没有它它们就无法生存。
科学家们并没有消除整个果蝇中的 Cac，而是采用了一种技术，仅在一个果蝇群体中消除 Cac。 神经元。他们通过这样做证明，即使没有 Cac，活跃区也会定期发展。
他们还使用了另一种技术来人为地延长苍蝇的幼虫阶段。他们发现，如果有额外的时间，活性区将继续用一种名为 BRP 的蛋白质构建其结构，但 Cac 积累会在正常的六天后停止。
研究还发现，神经元中可用 Cac 供应的适度增加或减少不会影响每个活跃区域的 Cac 数量。令他们惊讶的是，他们发现虽然 Cac 的数量随着每个活动区域的大小而变化，但如果他们显着减少活动区域中的 BRP，它几乎没有变化。事实上，神经元似乎对每个活动区域的 Cac 数量建立了一个恒定的上限。
麻省理工学院博士后凯伦·坎宁安说， “这表明，神经元对活性区的结构蛋白（例如 BRP）具有非常不同的规则，这些结构蛋白会随着时间的推移而持续积累，而钙通道则受到严格调节，其丰度受到限制。”
除了 Cac 供应或 BRP 的变化之外，其他因素也必须严格调节 Cac 水平。他们转向了 alpha2delta。
科学家通过基因控制其数量的表达，发现 alpha2delta 水平直接决定了 Cac 在活性区积累的数量。进一步的实验还表明，神经元的总体 Cac 供应监控 alpha2delta 维持 Cac 水平的能力。
这表明，α2δ 可能在 Cac 运输过程中向上游发挥作用，向活跃区域供应和再供应 Cac，而不是通过稳定其来控制活跃区域的 Cac 数量。
他们使用两种不同的技术观察了这种补给。他们还对其及其时间进行了测量。
坎宁安 (Cunningham) 选择在开发几天后的某个时刻对活跃区域进行成像，并测量 Cac 丰度以确定景观。然后她漂白了 Cac 荧光以将其消除。 24 小时后，她重新可视化 Cac 荧光，仅突出显示 24 小时内输送到活跃区域的新 Cac。
她观察到，当天 Cac 几乎遍布所有活跃区域。不过，这一天的工作，与之前几天的积累相比，其实还是微不足道的。她还发现，较大的活跃区域比较小的活跃区域积累了更多的 Cac。此外，在修改后的 alpha2delta 飞行模型中几乎没有任何新的 Cac 交付。
下一个任务是确定 Cac 通道从活动区域移除的速度。为此，科学家们使用了一种染色技术，将一种名为 Maple 的光转换蛋白标记在 Cac 蛋白上。这使得他们能够在她选择的时间用闪光改变颜色。
这样做会显示在特定时间（以绿色显示）累积的 Cac 数量，然后闪烁灯光以将 Cac 变成红色。五天后，近 30% 的红色 Cac 被新的绿色 Cac 取代。当通过突变 alpha2 delta 或减少 Cac 生物合成来降低 Cac 递送水平时，这种 Cac 周转就会停止。
坎宁安说， “这意味着活跃区域每天都会有大量的 Cac 成交，而成交量是由新的 Cac 交割推动的。”
利特尔顿 说过, “既然钙通道丰度和补充的规则很清楚，我想知道当神经元经历可塑性时它们有何不同——例如，当新的传入信息需要神经元调整其通信以扩大或缩小突触通信时。”
“我也渴望追踪单个钙通道，因为它们是在细胞体内形成的，然后沿着神经轴突向下移动到活跃区域，他想确定还有哪些其他基因可能影响 Cac 丰度。”
杂志参考：
- 凯伦·L·坎宁安、查德·W·索沃拉、萨拉·塔瓦纳、J·特洛伊·利特尔顿。通过平衡输送和周转来调节活跃区的突触前 Ca2+ 通道丰度。 神经。 DOI： 10.7554 / eLife.78648
