來自日本的科學家們採用了一種新穎的兩步法來標記神經遞質受體蛋白，以有效地追蹤它們的定位。我們神經系統中的神經元通過發送和接收被稱為神經遞質的化學信息相互 “交談”。這種交流是由稱為受體的細胞膜蛋白促成的，受體接收神經遞質並在細胞間中轉。
在最近發表在《自然通訊》上的一項研究中，來自日本的科學家報告了他們關於受體動態的發現，這可以使人們了解記憶的形成和學習的過程。
受體在神經元內的移動和定位的調節對於突觸可塑性很重要，這是中樞神經系統的一個重要過程。一種特定類型的谷氨酸受體，即AMPA型谷氨酸受體（AMPAR）經歷了一個持續的”販運”周期，在神經元膜上循環進出。領導上述研究的日本名古屋大學的Shigeki Kiyonaka教授說：”這種’販運’過程的精確調節與學習、記憶形成和神經迴路的發展有關。”
雖然分析AMPARs販運的方法很多，但每種方法都有其局限性。生物化學方法包括用一種B族維生素”標記”一個受體蛋白。然而，這需要在標記后對蛋白質進行純化，阻礙了定量分析。另一種方法涉及生產用熒光蛋白標記的 “融合”受體蛋白，可能會幹擾販運過程本身。”在大多數情況下，這些方法主要依賴於目標亞基的過度表達。然而，單一受體亞單位的過度表達可能會幹擾神經元中本地受體的定位和/或販運，”Kiyonaka教授解釋說。
為此，來自名古屋大學、京都大學和慶應大學的研究人員開發了一種AMPAR選擇性試劑（一種引起反應的化學製劑），使他們能夠以兩步的方式在培養的神經元中用化學探針標記AMPAR，將基於親和力的標記與生物相容性反應相結合。正如Kiyonaka教授所預料的那樣，這種新方法被證明優於傳統的方法：它允許科學家在較短和較長的時間內（超過120小時）分析受體販運，並且在標記后不需要額外的純化步驟。
研究小組的分析顯示，與樹突相比，突觸處的AMPARs濃度高出三倍，而且在神經元中的半衰期為33小時。此外，科學家們用這種技術來標記和分析NMDA型谷氨酸受體（NMDARs）的販運，並獲得了神經元中22小時的半衰期。有趣的是，這兩個半衰期值都明顯長於HEK293T（一種腎細胞系）中的報告。研究人員將此歸因於大型谷氨酸受體蛋白複合物的形成以及AMPARs的情況–磷酸化水平的差異。
該團隊對他們的發現的潛在影響感到興奮。”我們的方法可以促進我們對神經元中谷氨酸受體販運的生理和病理生理作用的理解。這反過來可以幫助我們理解記憶形成和學習過程的分子機制，”Kiyonaka教授說。
該研究提供了一個更近距離的觀察，並使我們離在分子水平上破譯記憶和學習的過程更近了一步。