張渺

快樂可以是抽象而詩意的，是一首優(yōu)美的旋律，是一朵絢爛的繁花，是一種生命的贊美。快樂也可以是具體而理性的，是多巴胺、血清素、內(nèi)啡肽等神經(jīng)遞質(zhì)，在大腦中上百億個(gè)神經(jīng)元之間傳遞。當(dāng)心，如果神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺的分布不怎么均勻，那快樂或許就會(huì)飛快地溜走。

這就是大腦與情緒之間的關(guān)系。很多人初次明白這一點(diǎn)時(shí)或許會(huì)很意外——難以想象，人類的情感竟然如此功能化，如此“可控”，產(chǎn)生和消失都能像解釋一臺(tái)電腦如何運(yùn)行一般被解讀，被總結(jié)出規(guī)律。

前不久，中國(guó)科學(xué)院物理研究所、北京凝聚態(tài)物理國(guó)家研究中心姜道華團(tuán)隊(duì)和中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所趙巖團(tuán)隊(duì)合作，通過冷凍電鏡單顆粒技術(shù)，重構(gòu)了囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白VMAT2處于不同構(gòu)象的高分辨率結(jié)構(gòu)，詳細(xì)解釋了VMAT2到底是怎么把單胺神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到囊泡里的。該研究成果以“人源VMAT2的轉(zhuǎn)運(yùn)及抑制機(jī)制”為題，發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

VMAT2是大腦中最重要的囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，負(fù)責(zé)將5-羥色胺、多巴胺、腎上腺素、去甲腎上腺素和組胺等神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到囊泡中儲(chǔ)存，以便受到外界刺激后釋放單胺神經(jīng)遞質(zhì)。

當(dāng)人們暴躁到聽不得一點(diǎn)聲音，或是整整一宿都情緒低落，再或者，對(duì)一張臉突然產(chǎn)生了好感，大腦中都發(fā)生了什么？隨著神經(jīng)遞質(zhì)的神秘面紗被逐漸揭開，我們總算可以弄明白，大腦是怎樣告訴你要快樂的了。

實(shí)際上，科學(xué)家們始終在試圖解讀情緒。1921年，德國(guó)藥理學(xué)家奧托·洛伊維設(shè)計(jì)出了雙蛙心灌流實(shí)驗(yàn)，首次證明了神經(jīng)遞質(zhì)的存在。他刺激了第一只青蛙，使其迷走神經(jīng)興奮，隨即觀察到蛙心受到了抑制，洛伊維將一號(hào)蛙心的灌注液注入二號(hào)蛙心，接著他注意到，二號(hào)蛙心也表現(xiàn)出了抑制！

洛伊維后來發(fā)現(xiàn)，受了刺激的迷走神經(jīng)釋放出的并非電信號(hào)，而是某種化學(xué)物質(zhì)。他將這種物質(zhì)分離出來，這就是乙酰膽堿。這種物質(zhì)在1929年被亨利·戴爾確認(rèn)為動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的正常組成部分。洛伊維和戴爾一起在1936年獲得了諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

盡管是人類歷史上第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)遞質(zhì)，乙酰膽堿在大眾中倒不怎么出名，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上它的“網(wǎng)紅兄弟”多巴胺、腎上腺素。其中的多巴胺是瑞典科學(xué)家阿爾維德·卡爾森發(fā)現(xiàn)的，他證實(shí)，多巴胺分泌不足甚至?xí)l(fā)帕金森病，他因此與另外兩位解釋突觸傳遞的科學(xué)家一同獲得了2000年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

美國(guó)哥倫比亞大學(xué)分子生物學(xué)教授湯姆·馬尼亞提斯想弄明白的，則是神經(jīng)元們?nèi)绾伪舜俗R(shí)別，且不會(huì)在傳遞神經(jīng)遞質(zhì)時(shí)亂成一團(tuán)。他發(fā)現(xiàn)一種名叫原鈣黏蛋白的基因簇，是抑郁癥、躁郁癥、精神分裂癥、自閉癥等精神疾病的關(guān)鍵。

如今，中國(guó)的姜道華團(tuán)隊(duì)和趙巖團(tuán)隊(duì)的研究，推動(dòng)了VMAT2轉(zhuǎn)運(yùn)單胺的研究。為理解VMAT2的“底物識(shí)別、藥物抑制、質(zhì)子耦合轉(zhuǎn)運(yùn)過程”等分子機(jī)制提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，也為開發(fā)更好的藥物分子提供了模板信息。

這次研究使用的解析方法不僅僅適用于VMAT2，還能用在其他小型膜蛋白上。這對(duì)于膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和其他小蛋白的電鏡結(jié)構(gòu)解析工作有推動(dòng)作用。

科研的腳步不會(huì)停下，對(duì)VMAT2的“秘密”，研究團(tuán)隊(duì)還打算繼續(xù)深挖下去。比如，VMAT2可識(shí)別多種內(nèi)源及外源底物，它們的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制是否共通？轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，質(zhì)子又是如何參與并驅(qū)動(dòng)蛋白構(gòu)象轉(zhuǎn)換的？

在學(xué)會(huì)呼吸之前，胎兒的大腦就已經(jīng)開始了對(duì)“神經(jīng)元高速公路”的構(gòu)建，復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從無到有，大量神經(jīng)遞質(zhì)儲(chǔ)存在囊泡中。生命初始，既是世界上最震撼的藝術(shù)，也是最精密的程序。盡管我們擁有一個(gè)極其高效、精密的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，但要是想弄清楚它究竟是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的，或許，人類還有很長(zhǎng)的路要走。

漫長(zhǎng)，但值得。

（繼晶摘自2023年12月25日《中國(guó)青年報(bào)》）