由HerbertWertheimUFScripps生物医学创新与技术研究所的科学家领导的研究结果表明，氨基酸甘氨酸可以向大脑发出“减速”信号，可能导致某些人出现严重的抑郁、焦虑和其他情绪障碍人们。
他们的体外研究确定了一种新的——以前是孤儿——甘氨酸受体，可能会为重度抑郁症的生物学原因提供新的见解，并可能加快努力开发新的、作用更快的药物来治疗这种难以治疗的情绪障碍，神经科学家KirillMartemyanov博士说，他是该团队在《科学》杂志上的研究的通讯作者。“抑郁症患者的药物有限，”该研究所神经科学系主任Martemyanov说。“他们中的大多数人在开始之前需要几周时间，如果他们真的这样做的话。确实需要新的更好的选择。”
Martemyanov及其同事在题为“孤儿受体GPR158作为代谢型甘氨酸受体：mGlyR”的论文中报告了他们的发现。
重度抑郁症是世界上最紧迫的健康需求之一。近年来，受影响的人数激增，尤其是年轻人。随着与残疾、自杀人数和抑郁症相关的医疗费用的攀升，美国疾病控制和预防中心在2021年的一项研究表明，美国每年的经济负担为3260亿美元。
这项新发表的研究是多年工作的结果，并非专门为寻找抑郁症的病因或治疗而设计。相反，Martemyanov团队提出了这样一个问题：“脑细胞上的传感器如何接收信号并将信号传输到细胞中，然后改变细胞的活动?”正是在回答这个问题时，他们的发现才可能成为理解视觉、疼痛、记忆、行为等等的关键。
作者指出，甘氨酸是“普遍存在于所有哺乳动物组织中”的最简单的氨基酸。甘氨酸是一种主要的神经递质，参与多个基本过程，具有抑制和兴奋作用。“甘氨酸是一种抑制性神经递质，但它在发育中的神经元中具有兴奋性。”然而，该团队进一步指出，“介导甘氨酸缓慢神经调节作用的促代谢受体的身份尚不清楚。有趣的是，他们评论说，“甘氨酸对神经回路有明显的影响，甘氨酸能传递与病理状况有关，包括抑郁症。”
神经科学家KirillMartemyanov博士是WertheimUFScripps研究所神经科学系主任。他的团队发现了一种与抑郁症有关的新型受体，并将氨基酸甘氨酸确定为其信号。这项工作于3月30日在线发表在《科学》杂志上。[ScottWiseman为WertheimUFScrippsInstitute拍摄的照片。]
作者进一步解释说，G蛋白偶联受体(GPCR)“在神经元生理学和病理学中发挥着重要作用，并为药物开发提供了目标”。“然而，许多GPCR仍然没有确定的内源性配体。孤儿GPCR可能具有深入了解生理学和药物开发的潜力。”2018年，Martemyanov团队发现了一种与压力诱发的抑郁症有关的新受体。他们的研究表明，如果老鼠缺乏受体基因，称为GPR158，它们就会出人意料地适应慢性压力。“小鼠GPR158的基因抑制导致显着的抗抑郁表型和压力恢复能力，使GPR158成为开发新抗抑郁药的有吸引力的目标，”他们在新报告的论文中指出。
这提供了GPR158可能成为治疗靶标的有力证据，但发出信号的是什么?此时GPR158的天然配体仍然未知。2021年取得了突破，研究人员解开了GPR158的结构。他们所看到的让他们感到惊讶。GPR158受体看起来像一个带有隔间的显微镜夹具，更类似于他们在细菌而非人类细胞中看到的东西。他们所看到的使他们假设该受体可能具有氨基酸配体。
Martemyanov说：“在我们看到结构之前，我们完全找错了树。”“我们说，‘哇，那是一种氨基酸受体。只有20个，所以我们立即筛选它们，只有一个非常适合。就是这样。是甘氨酸。”研究人员随后进行了多项技术验证GPR158是甘氨酸的直接靶标。
他们研究的另一个不同寻常的发现是信号分子不是细胞中的激活剂，而是抑制剂。GPR158的业务端连接到一个合作分子，当与甘氨酸结合时，该分子会踩刹车而不是加速器。“通常，像GPR158这样的受体，被称为G蛋白偶联受体，会结合G蛋白。这种受体结合了一种RGS蛋白，这种蛋白具有相反的激活作用，”该研究的第一作者ThibautLaboute博士说，他是Martemyanov小组的博士后研究员。
几十年来，科学家们一直在对细胞受体及其信号伙伴的作用进行分类。那些仍然没有已知信号的受体，例如GPR158，被称为“孤儿受体”。新发现意味着GPR158不再是孤儿受体，Laboute说。相反，该团队将其重新命名为mGlyR，是“代谢型甘氨酸受体”的缩写。
作者指出，mGlyR的发现“为探索甘氨酸的代谢影响及其在神经系统生理学中的作用开辟了许多有趣的途径”。“事实上，甘氨酸的促代谢作用已被传闻，但这种影响的分子和电路分析是有限的。”
Laboute补充说：“孤儿受体是一个挑战。你想弄清楚它是如何工作的……这个发现让我真正兴奋的是它可能对人们的生活很重要。这就是让我早上起床的原因。”Martemyanov进一步评论说：“十五年前，我们发现了我们感兴趣的蛋白质的结合伙伴，这使我们找到了这种新受体。这段时间我们一直在处理这个问题。”
甘氨酸本身是蛋白质的基本组成部分，影响许多不同的细胞类型，有时以复杂的方式。在一些细胞中，它发送减速信号，而在其他细胞类型中，它发送兴奋信号。一些研究将甘氨酸与浸润性前列腺癌的生长联系起来。甘氨酸也作为一种被称为改善情绪的补充剂出售。
需要更多的研究来了解身体如何维持mGlyR受体的正确平衡以及脑细胞活动如何受到影响。“我们迫切需要新的抑郁症治疗方法，”Martemyanov说。“如果我们能用一些具体的东西来解决这个问题，那么它会有所帮助是有道理的。我们现在正在努力……基础科学的发展令人惊讶。”马尔捷米亚诺夫说。
作者进一步总结道，“我们认为通过mGlyR的甘氨酸能信号传导对理解情绪障碍和开发新的药理学策略具有重要意义。”