【Nature】第一张激活状态AMPA亚型谷氨酸受体三维结构重建图

谷氨酸（L-Glutamic acid）是大脑中最重要的一种兴奋性神经递质，它能够结合谷氨酸受体蛋白，如AMPA受体，使一些带正电的离子（如Na+，K+，Ca2 +等）进入突触后细胞，导致去极化从而激发神经元。AMPA受体的紊乱会造成学习记忆的损害，甚至导致精神疾病。

捕获到AMPA亚型谷氨酸受体（AMPA-subtype glutamate receptor, 以下简称AMPA受体）在发挥作用时的三维结构图，可视化观察神经递质谷氨酸如何打开谷氨酸受体离子通道，阐释信号肽如何决定蛋白的空间结构，一直是分子神经学家的目标。

AMPA受体的空间结构（来源：PNAS）

2016年，南京大学石云课题组利用cysteine crosslinking技术来研究AMPA受体各蛋白亚基之间的接触面，获得了AMPA受体异源四聚体的空间结构信息。发现AMPA受体主要组成部分GluA1 和GluA2亚基间是以1-2-1-2构型排列的。进一步的研究产生了令人吃惊的结果：AMPA受体的空间排列竟然是由信号肽的序列决定的。当GluA1 和GluA2的信号肽被互换时，GluA1 和GluA2的位置发生了交换（氨基酸的序列没有变化），空间排列变为2-1-2-1构型（更多实验表明，是GluA1而不是GluA2的信号肽在其中起了决定性作用）。

对于这一研究结果背后的机制，即信号肽如何决定蛋白的空间结构，课题组没有明确的答案。一般来说，信号肽在蛋白质成熟以前就已经被信号肽酶切除掉，所以很难想象信号肽会在蛋白的空间排列上起直接的作用，一个推测是被切除后的信号肽有可能黏附在受体的亚基上或通过其他方式间接地指导谷氨酸受体的排列组装。

AMPA受体冷冻电子显微镜图和三维结构重建图（来源：Ｎature）