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在你读完这些文字的时间里，你的视神经中有成千上万的囊泡依次释放，打开微小的表面孔道，将化学信号传递给下一个细胞，告诉你的大脑你看到什么以及你的眼睛应该移动到哪里。感谢两项新研究——包括一项由莱斯大学的本科生物化学学生领导并在线发表在《自然结构和分子生物学》杂志上的研究——科学家们已经定义了神经细胞用来快速传递信息的关键蛋白质的功能。

像我们身体中的所有细胞一样，神经细胞都被一层薄薄的脂质组织——细胞膜所包围。神经细胞使用复杂的蛋白质系统作为传感器、开关和激活器来扫描外部世界并决定何时打开细胞膜上的门道来摄取食物、排除废物并向身体其他部分输出化学产品。

许多研究表明，一组称为SNAREs的蛋白质就像细胞的装卸码头经理，决定何时打开门释放化学货物。SNAREs形成一个装卸码头用于封装在其自身脂质膜中的化学货物的集装箱。

“神经细胞是我们身体中少数几个囊泡预先定位在细胞膜上的细胞，因为它们必须随时准备释放神经递质到下一个神经细胞，”主要研究人员詹姆斯·麦克纽说，他是莱斯大学生物化学和细胞生物学助理教授。

SNAREs在细胞膜融合中起着关键作用。它们监督细胞外膜与封装化学货物的膜的合并，并以这样的方式进行合并：货物可以被输出，但外部货物不能进入。

“在神经细胞中，我们知道SNAREs提供了膜融合的机械能量，另一种称为synaptotagmin的蛋白质是执行器，”麦克纽说。“我们还知道系统中有一个化学制动器，某种东西将预定位的囊泡保持在检查状态，但准备释放。这些新研究清楚地表明，制动器是一种称为复合素的蛋白质。”

莱斯大学的研究主要由本科生约翰娜·绍布在麦克纽的实验室中进行，涉及对合成和高度受控的膜和蛋白质复合物的体外实验。通过这些实验，绍布能够证明SNARE驱动的膜融合——打开神经递质离开神经元细胞的门——被复合素抑制。

“通过在部分途中停止融合，复合素基本上缩短了信号传输的响应时间，”将在秋季开始在斯坦福大学攻读研究生的绍布说。“神经细胞几乎可以瞬间传递其信息。”

麦克纽说，这一发现得到了6月22日在线发表在《科学》杂志上的哥伦比亚大学詹姆斯·罗思曼和同事的工作的独立确认。在那项研究中，研究人员创建了具有外部SNAREs而不是内部SNAREs的突变细胞，并使用这些细胞来展示复合素可以抑制预期的融合。

“复合素是制动器，”麦克纽说。“它说，‘停止。不要进一步进行，直到你从synaptotagmin获得信号。’”

莱斯大学研究的共同作者包括麦克纽团队的研究生布莱尔·多内斯克和爱荷华州立大学叶昀坤实验室的肖晓冰。该研究得到了国家科学基金会、韦尔奇基金会和国家卫生研究院的支持。