VMAT2在神经元中的作用机制。 图片由中国科学院物理研究所提供。
幸福可以是抽象的，也可以是诗意的，是优美的旋律，是灿烂的花朵，是对生命的赞美。 幸福也可以是具体和理性的，是多巴胺、血清素和内啡肽等神经递质，它们在大脑中数百亿个神经元之间传递。 当心，如果神经递质血清素分布不均匀，快乐可能会溜走。
这就是大脑和情绪之间的关系。 许多人在第一次理解这一点时可能会感到惊讶——很难想象人类的情绪可以如此实用，如此“可控”，以至于它们可以像解释计算机如何工作一样被解释和总结。
不久前，来自中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心的江道华团队和中国科学院生物物理研究所的赵岩团队，通过冷冻电子显微镜单颗粒技术重建了囊泡单胺转运蛋白VMAT2不同构象的高分辨率结构， 并详细解释了VMAT2如何将单胺类神经递质转运到囊泡中。研究成果以“Transporting and Inhibiting Mechanism of Human VMAT2”为题发表在国际学术期刊《Nature》上。
VMAT2 是大脑中最重要的囊泡单胺转运蛋白，负责将血清素、多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素和组胺等神经递质运输到囊泡进行储存，以便在外部刺激下释放单胺神经递质。
当人们烦躁到听不到声音，或者整夜抑郁，或者突然暗恋一张脸时，大脑会发生什么？随着神经递质的奥秘被揭开，我们终于可以弄清楚大脑是如何告诉你快乐的。
事實上，科學家總是試圖讀懂情緒。 2024年，德国药理学家奥托·勒伊维（Otto Leuivy）设计了双蛙心脏灌注实验，首次证明了神经递质的存在。 他刺激第一只青蛙刺激它的迷走神经，并立即观察到青蛙心脏被抑制，鲁维将第一只青蛙心脏的灌注液注入第二只青蛙的心脏，然后他注意到第二只青蛙的心脏也被抑制了！
Leuvi后来发现，受刺激的迷走神经不是发出电信号，而是一种化学物质。 他分离出这种物质，即乙酰胆碱。 亨利·戴尔（Henry Dale）于2024年将这种物质确定为动物身体的正常成分。 2024年，鲁维与戴尔一起获得了诺贝尔生理学或医学奖。
虽然是人类历史上第一个被发现的神经递质，但乙酰胆碱在大众中的知名度并不高，远不如它的“网红兄弟”多巴胺和肾上腺素。 多巴胺是由瑞典科学家阿尔维德·卡尔森（Alvid Carlson）发现的，他与另外两位解释突触传递的科学家一起获得了2024年诺贝尔生理学或医学奖，因为他证明了多巴胺分泌不足甚至会引发帕金森病。
美国哥伦比亚大学分子生物学教授汤姆·马尼亚迪斯（Tom Maniadis）想要弄清楚的是，神经元如何在不干扰神经递质传递的情况下相互识别。 他发现了一种叫做原钙粘蛋白的基因簇，它是抑郁症、双相情感障碍、精神病和自闭症等精神疾病的关键。
如今，江道华团队和赵岩团队的研究推动了VMAT2转运蛋白单胺的研究。 为理解VMAT2的分子机制，如底物识别、药物抑制、质子偶联转运过程等提供了重要的结构基础，也为开发更好的药物分子提供了模板信息。
本研究采用的分析方法不仅适用于VMAT2，也适用于其他小膜蛋白。 这对膜转运蛋白和其他小蛋白的结构解析有积极影响。
科研的脚步不会停下脚步，研究团队打算继续深入挖掘VMAT2的“秘密”。 例如，VMAT2可以识别多种内源性和外源性底物，它们之间是否存在共同的转运机制？质子在运输过程中如何参与和驱动蛋白质构象转化？
在学会呼吸之前，胎儿的大脑已经开始构建一条“神经元高速公路”，从零开始构建一个复杂的神经网络，大量的神经递质储存在囊泡中。 生命的开始不仅是世界上最震撼的艺术，也是最复杂的过程。 尽管我们有一个极其高效和复杂的神经网络，但如果我们想弄清楚它是如何工作的，也许人类还有很长的路要走。
它很长，但值得。
中国青年报、中国青年网记者张淼**中国青年报。
*：中国青年报。