記者11月5日從中國科學技術大學獲悉，中科大、中科院深圳先進技術研究院雙聘教授畢國強和劉北明團隊，與美國加州大學洛杉磯分校周正洪教授合作，通過冷凍電鏡技術解開了抑制性神經突觸中受體蛋白組織規則的秘密。成果日前發表在 《自然·神經科學》上。
神經突觸是大腦中眾多神經元之間信息傳遞和存儲的最基本的結構與功能單元。突觸的異常則可能是導致抑郁癥、阿爾茨海默病等精神與神經疾病的起源。精確解析突觸的蛋白分子結構、組織架構及其在神經活動或異常過程中的變化，是解密大腦奧妙的一個關鍵環節。
畢國強教授自2007年回國后，核心工作之一即是與周正洪教授和匹茲堡大學章佩君教授合作，發展冷凍電鏡原位三維成像技術，在國際上開創性地開展了基于冷凍電鏡與關聯顯微成像技術的神經突觸超微結構與功能研究，首次利用冷凍電鏡解析了完整神經突觸的三維結構，并實現了對中樞神經系統中兩類最主要突觸——興奮性與抑制性突觸的精確區分以及結構特征的定量化分析。
在此基礎上，研究團隊發展了一種基于過采樣與自動分類的冷凍電鏡斷層三維成像亞區域圖像處理方法，實現了對細胞斷層三維重構圖像中無標記和無模板依賴的蛋白質自動識別和三維重構分析。基于這一方法，研究團隊實現了對抑制性神經突觸中受體的自動化辨別并解析了其三維結構。通過對受體在突觸中的空間分布進行分析，發現了這些受體在抑制性突觸中呈現層級狀的組織分布規則。這項研究成果是首次利用冷凍電鏡斷層成像技術對受體蛋白進行定位研究分析，為受體分子等蛋白質的原位高分辨解析以及相應藥物作用機理和治療藥物開發研究奠定了基礎。