5-羥色胺是大腦中一種至關重要的神經遞質，廣泛影響著人類的生理機能和行為活動，包括睡眠、情緒、認知、疼痛、饑餓和攻擊性。5-羥色胺轉運蛋白負責在神經傳導之后將5-羥色胺回收再利用，被認為是大腦最重要的轉運蛋白。俄勒岡健康與科學大學的研究人員四月六日在Nature雜志上發(fā)表文章，揭示了5-羥色胺轉運蛋白的詳細三維結構。

5-羥色胺再吸收抑制劑（SSRI）被廣泛用于治療抑郁癥和焦慮癥，比如西酞普蘭（Citalopram）和帕羅西汀（paroxetine）。這項研究可以幫助人們進一步理解這類藥物與5-羥色胺轉運蛋白的互作機制，以便更有效的治療抑郁癥和焦慮癥。

“焦慮癥、抑郁癥這樣的毀滅性疾病對患者家庭和整個社會而言是沉重的負擔。揭示5-羥色胺轉運蛋白的精確結構，有助于開發(fā)新療法改善這些患者的生活，”文章通訊作者Eric Gouaux博士介紹道。Eric Gouaux是OHSU Vollum研究所的資深科學家，也是頂級生命醫(yī)學研究院HHMI成員。他在神經遞質受體和轉運蛋白結構方面做出了卓越的貢獻，是結構生物學領域的知名科學家。

SSRI開發(fā)于上世紀八十年代，那時人們還不清楚它們的作用目標。上世紀九十年代科學家們才發(fā)現(xiàn)，SSRI有共同的靶標——5-羥色胺轉運蛋白。SSRI可以結合這種轉運蛋白，阻止5-羥色胺重新進入細胞。它們讓5-羥色胺更長時間留在細胞外，拖延相應的神經元信號傳導。不過，迄今為止人們還不完全了解SSRI阻斷轉運蛋白的分子機制。

Gouaux研究團隊通過X射線晶體學技術捕獲了5-羥色胺轉運蛋白的3D圖像。他們的研究表明，SSRI會進入中心結合位點，鎖住轉運蛋白向外開口的構象，直接阻斷5-羥色胺的結合。

此前，Eric Gouaux還利用冷凍電鏡技術為人們闡明了甘氨酸受體的作用機制。甘氨酸是神經系統(tǒng)的主要抑制性神經遞質，它通過甘氨酸受體（GlyR）起作用，打開氯離子通道進而抑制神經元的激發(fā)。GlyR控制著多種運動和感知功能，包括視覺和聽覺。GlyR發(fā)生突變與自閉癥、過度驚嚇等神經疾病有關。由于缺乏高分辨率的結構數(shù)據(jù)，人們對甘氨酸受體的分子機制還知之甚少。Gouaux的這一成果發(fā)表在去年九月的Nature雜志上，冷凍電鏡專家程亦凡博士也參與這項工作。

去年五月中國科學院和日本岡山大學發(fā)表了Science封面文章，展示了一個重要蛋白超復合體的高分辨率晶體結構。植物通過大型蛋白復合體、葉綠素和其他輔因子將光能轉化為化學能量。捕光復合物LHC I包圍著光系統(tǒng)I（PSI）并為其捕獲陽光，在高等植物的光合作用中起到了關鍵性作用。LHC I會將自己吸收的能量傳遞給PSI核心，在那里以接近100%的效率轉換為化學能量。研究人員對豌豆PSI-LHC1進行了結構分析，獲得了分辨率高達2.8 Å的晶體結構，為人們提供了大量的寶貴信息。文章的通訊作者是中科院植物研究所的匡廷云（Tingyun Kuang）院士和岡山大學的Jian-Ren Shen教授。

1914年，德國科學家Max von Laue因為發(fā)現(xiàn)晶體中的X射線衍射現(xiàn)象，獲得了諾貝爾物理學獎，這一發(fā)現(xiàn)直接催生了X射線晶體學。從那以后，研究者們用這一衍射技術解析了大量復雜分子的晶體結構，從簡單的礦物、高科技材料（如石墨烯）到病毒等生物學結構。

在晶體學技術百年誕辰之際，Cell雜志發(fā)表了清華大學施一公教授的前沿文章。這篇文章首先從結構生物學的角度，回顧了X射線晶體學技術的發(fā)展簡史。隨后，施一公教授以蛋白激酶和膜整合蛋白為例，闡述了結構生物學的發(fā)展和現(xiàn)狀，探討了技術發(fā)展帶來的影響并對未來進行了展望。讀者現(xiàn)在可以在Cell網站免費獲取全文。