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Nature重要发现:大麻通过线粒体 控制你的记忆

2016.11.22

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  在当今时代,没有几种药物能像大麻这样刺激着制药行业的发展。这一类分子不仅包括天然的形式,而且也包括极其丰富的、功能强大的新型合成物,按照受体活性和结合亲和力来衡量,它们有着高达几百倍的效力。现在,随着FDA快速跟进各种各样的大麻注射剂、外用剂和喷雾剂——它们有着从缓解癌症疼痛到抗癫痫作用的广泛用途,已经产生了一些怀疑论者。

  每个有头脑的人都想知道,除了“这种药物的效果如何”这个棘手问题之外,另外的问题是,它们到底是如何起作用的呢?如果你想了解在细胞中发生了什么事情,一种有用的方法就是,探讨它对细胞内的线粒体做了什么。药物公司现在垂涎于靶向药物,以及通过附加线粒体定位序列(MLS)或其他处理器分子直接治疗这些器官,从而为这类逐渐成为关注焦点的问题给出了答案。

  但即使有了令人满意的解释,但是在大麻医学发展的道路上仍然会有一个大的障碍:也就是,即使在整个治疗过程中病人能设法避免操作车辆或重型机械,他们也会面临着这些药物一贯造成的特有性记忆丧失。

  最近在《Nature》发表的一篇文章,巧妙地将所有这些细微之处结合在一起,甚至通过切换线粒体和其他细胞区室之间的大麻作用位点,提出了一种可能的出路。通过生成一组大麻素受体和第二信使分子——它们不具有和具有适当的MLS标签或配件结合蛋白,研究人员可以直接将大麻素控制的线粒体活性与记忆形成联系起来。

  在这项研究中的一个混杂因素是,这些MLSs都是很善变的。组成它们“代码”的22个左右的“领导”氨基酸在任何意义上都不是一个直接地址。而定位蛋白酶作用或类核、内质网和质膜蛋白的一致性序列,一般含有清晰可辨的基序,在MLSs中的任何规律性,只被证明对于计算机可见。这并不是说,MLSs是虚构的——它们很显然也起作用,但它们可预见的作用只是,在它们的三维振动结构完全符合时,见证一切过程。

  作者利用两个相当复杂的程序——称为Mitoprot和PSQRT,在识别CN1大麻素受体中一个潜在MLS时,去除任何猜想。以前有研究通过免疫组化方法,将CN1s与我们可以称之为线粒体半影区的部位联系在一起,但它们的存在有可能是纯粹偶然。这种电脑分析,证实了CB1中存在一个假定的MLS,并鼓励他们对于这一途径开展进一步的操作。

  也就是说,研究人员将一个小鼠的线粒体mtCB1受体敲除后,再使用病毒载体添加修改版本。当他们用人工合成大麻素配体(称为WIN55、212和HU210)时,他们发现,在受体中没有MLS的动物体内,线粒体呼吸和流动性、以及随后的记忆形成,很大程度上仍然是完整的。

  利用控制第二信使分子蛋白激酶A(PKA)定位的相同策略,研究人员能够进一步研究下游。通过将PKA的一个组成性激活突变形式与一个MLS融合,并使用腺病毒把它放置在里面,他们能够追踪呼吸链复合体I中心的信号级联。

  完整G蛋白受体信号转导通路在线粒体中的存在和起源,现在已经不仅仅是一个学术问题。逆转录病毒和序列修饰的分子药物,究竟是如何设法重新安排蛋白质(如CN1)的基因复制备份,以添加选择性剪接的MLS标签,仍然是个未解之谜。

  我们现在能实时利用这些相同的缓慢进化过程,并让它们满足我们的需要,这意义无疑远远超出了大麻素市场。总之,以上这些结果提出了一种诱人的可能性,即,保留大麻素的一些预期效益,同时消除意想不到的后果,如记忆丧失或完全失忆。

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