VMAT2在神經元中的作用機制。 圖片由中國科學院物理研究所提供。
幸福可以是抽象的，也可以是詩意的，是優美的旋律，是燦爛的花朵，是對生命的讚美。 幸福也可以是具體和理性的，是多巴胺、血清素和內啡肽等神經遞質，它們在大腦中數百億個神經元之間傳遞。 當心，如果神經遞質血清素分布不均勻，快樂可能會溜走。
這就是大腦和情緒之間的關係。 許多人在第一次理解這一點時可能會感到驚訝——很難想象人類的情緒可以如此實用，如此“可控”，以至於它們可以像解釋計算機如何工作一樣被解釋和總結。
不久前，來自中國科學院物理研究所、北京凝聚態物理國家研究中心的江道華團隊和中國科學院生物物理研究所的趙岩團隊，通過冷凍電子顯微鏡單顆粒技術重建了囊泡單胺轉運蛋白VMAT2不同構象的高解像度結構， 並詳細解釋了VMAT2如何將單胺類神經遞質轉運到囊泡中。研究成果以“Transporting and Inhibiting Mechanism of Human VMAT2”為題發表在國際學術期刊《Nature》上。
VMAT2 是大腦中最重要的囊泡單胺轉運蛋白，負責將血清素、多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素和組胺等神經遞質運輸到囊泡進行儲存，以便在外部刺激下釋放單胺神經遞質。
當人們煩躁到聽不到聲音，或者整夜抑鬱，或者突然暗戀一張臉時，大腦會發生什麼？隨著神經遞質的奧秘被揭開，我們終於可以弄清楚大腦是如何告訴你快樂的。
事實上，科學家總是試圖讀懂情緒。 2024年，德國藥理學家奧托·勒伊維（Otto Leuivy）設計了雙蛙心臟灌注實驗，首次證明了神經遞質的存在。 他刺激第一只青蛙刺激它的迷走神經，並立即觀察到青蛙心臟被抑制，魯維將第一只青蛙心臟的灌注液注入第二隻青蛙的心臟，然後他注意到第二隻青蛙的心臟也被抑制了！
Leuvi後來發現，受刺激的迷走神經不是發出電訊號，而是一種化學物質。 他分離出這種物質，即乙醯膽鹼。 亨利·戴爾（Henry Dale）於2024年將這種物質確定為動物身體的正常成分。 2024年，魯維與戴爾一起獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。
雖然是人類歷史上第乙個被發現的神經遞質，但乙醯膽鹼在大眾中的知名度並不高，遠不如它的“網紅兄弟”多巴胺和腎上腺素。 多巴胺是由瑞典科學家阿爾維德·卡爾森（Alvid Carlson）發現的，他與另外兩位解釋突觸傳遞的科學家一起獲得了2024年諾貝爾生理學或醫學獎，因為他證明了多巴胺分泌不足甚至會引發帕金森病。
美國哥倫比亞大學分子生物學教授湯姆·馬尼亞迪斯（Tom Maniadis）想要弄清楚的是，神經元如何在不干擾神經遞質傳遞的情況下相互識別。 他發現了一種叫做原鈣粘蛋白的基因簇，它是抑鬱症、雙相情感障礙、精神病和自閉症等精神疾病的關鍵。
如今，江道華團隊和趙岩團隊的研究推動了VMAT2轉運蛋白單胺的研究。 為理解VMAT2的分子機制，如底物識別、藥物抑制、質子偶聯轉運過程等提供了重要的結構基礎，也為開發更好的藥物分子提供了模板資訊。
本研究採用的分析方法不僅適用於VMAT2，也適用於其他小膜蛋白。 這對膜轉運蛋白和其他小蛋白的結構解析有積極影響。
科研的腳步不會停下腳步，研究團隊打算繼續深入挖掘VMAT2的“秘密”。 例如，VMAT2可以識別多種內源性和外源性底物，它們之間是否存在共同的轉運機制？質子在運輸過程中如何參與和驅動蛋白質構象轉化？
在學會呼吸之前，胎兒的大腦已經開始構建一條“神經元高速公路”，從零開始構建乙個複雜的神經網路，大量的神經遞質儲存在囊泡中。 生命的開始不僅是世界上最震撼的藝術，也是最複雜的過程。 儘管我們有乙個極其高效和複雜的神經網路，但如果我們想弄清楚它是如何工作的，也許人類還有很長的路要走。
它很長，但值得。
中國青年報、中國青年網記者張淼**中國青年報。
*：中國青年報。