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中科大在神经化学单细胞研究领域取得重要研

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来源: 作者: 2019-05-16 17:29:36

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图.日光照射改良人类情绪、学习和记忆的份子及神经环路机制

在国家自然科学基金项目(项目编号:、、、、、)等资助下,中国科学技术大学熊伟教授研究组与黄光明教授研究组合作,通过单细胞质谱、光遗传、分子生物学、电生理及动物行为学等技术方法,揭示了一条脑内谷氨酸合成新通路及其参与日光照射改良学习记忆的份子及神经环路机制。研究成果以“Moderate UV Exposure Enhances Learning and Memory by Promoting a Novel Glutamate Biosynthetic Pathway in the Brain”(适度紫外照耀通过脑内谷氨酸生物合成新通路增强学习记忆)为题,于2018年5月17日发表在Cell(《细胞》)上。

众所周知,适度阳光照耀对人体有很多好处,包括维生素D的合成以及多种皮肤疾病的治疗等。人们还发现阳光照射对神经系统也有一定程度影响,例如适度的日光照射可以改善人们的情绪和认知。但是,由于研究手段的局限,对日光照射引起与神经系统相干行为变化的深层机制目前其实不清楚。而日光照耀皮肤最终如何影响脑内神经细胞代谢和神经环路功能也一直是个未解之谜。

熊伟教授及黄光明教授研究团队利用自己近期开发的单细胞质谱技术(该项工作已于2017年发表在PNAS(《美国科学院院刊》中国旅游日湘西红石林开通“爱在红石林”旅游专线
)上),再结合神经科学的多种研究手段,发现日光照耀动物皮肤后会使得血液里一种叫做尿刊酸(UCA)的化学物质含量大幅度增加。随后他们发现,增加的UCA可以透过血脑屏障进入大脑神经细胞,在细胞内UCA通过一系列的生物代谢酶最终转化火星大气逃逸或摧毁生命诞生可能(图)
成谷氨酸。细胞内的谷氨酸在运动皮层以及海马的神经末梢释放,进而激活运动学习以及记忆相关的脑内神经环路,从而增强动物的运动学习能力以及对物体的识别记忆能力。这是自上世纪年代以后,再度发现新的脑内谷氨酸生物合成通路。由于谷氨酸在大脑内具有参与细胞内蛋白合成、能量代谢和兴奋性神经信号传递等多种重要生理功能,因此该通路的发现对了解大脑工作机理以及探索相干疾病发生机制都将起到非常重要的作用。

论文链接为:。

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