你能认出一个多年未见的人，但却忘记了昨天早餐吃的是什么吗?我们的大脑不断地重新排列其电路来记住熟悉的面孔或学习新技能，但这一过程的分子基础尚不清楚。今天，科学家报告称，称为糖胺聚糖(GAG)的复杂糖分子上的硫酸基团会影响小鼠大脑的“可塑性”。确定 GAG 的功能可以帮助我们了解人类的记忆和学习如何发挥作用，并提供修复受伤后神经连接的方法。
研究人员将于今天在化学会 (ACS) 秋季会议上展示他们的研究结果。ACS 2023 年秋季会议是一场混合会议，将于 8 月 13 日至 17 日举行，包括虚拟会议和现场会议，包括约 12,000 场关于广泛科学主题的演讲。
使水果、糖果或蛋糕变甜的糖实际上只是现有多种糖中的几个简单品种。当它们串在一起时，可以产生多种复杂的糖。GAG 是通过连接其他化学结构(包括硫酸基团)而形成的。
Linda Hsieh-Wilson 博士说：“如果我们研究大脑中 GAG 的化学成分，我们就可以了解大脑的可塑性，并希望在未来利用这些信息来恢复或增强与记忆相关的神经连接。”该项目的首席研究员在会议上介绍了研究成果。
“这些糖调节许多蛋白质，它们的结构在发育过程中和疾病中会发生变化，”她解释道。谢-威尔逊就职于加州理工学院。
在大脑中，最常见的 GAG 形式是硫酸软骨素，它存在于大脑许多细胞周围的细胞外基质中。硫酸软骨素还可以形成称为“神经周围网”的结构，它包裹单个神经元并稳定它们之间的突触连接。
改变 GAG 功能的一种方法是通过硫酸化基序，或附加到糖链上的硫酸基团模式。Hsieh-Wilson 的团队对这些硫酸化模式如何改变以及它们如何调节神经可塑性和社会记忆等生物过程感兴趣。有一天，这也可能让研究人员能够调节这些功能，作为中枢神经系统损伤、神经退行性疾病或精神疾病的潜在治疗方法。
当研究小组删除负责在小鼠硫酸软骨素上形成两种主要硫酸化模式的Chst11基因时，它们的神经周围网络中形成了缺陷。然而，在没有硫酸化基序的情况下，网络的数量实际上增加了，从而改变了神经元之间突触连接的类型。此外，这些小鼠无法识别它们之前接触过的小鼠，这表明这些模式会影响社会记忆。
有趣的是，这些网络可能比我们想象的更有活力——它们可能在童年和成年时期都发挥着作用。当研究人员专门针对成年小鼠的大脑中的Chst11时，他们发现对神经周围网络和社会记忆也有同样的影响。“这一结果表明，在青春期或成年期操纵这些网络，可能会重新布线或加强某些突触连接，”Hsieh-Wilson 说。
在最近的其他实验中，研究小组希望了解 GAG 及其硫酸化模式如何影响轴突再生，或神经元受伤后自我重建的能力。研究人员现在正在努力识别结合特定硫酸化基序的蛋白质受体。到目前为止，他们发现特定的基序导致这些受体在细胞表面聚集在一起并抑制再生。可以阻止这个过程来创建促进轴突再生的工具或治疗方法。谢-威尔逊说，对这一过程有更多的了解有朝一日可能有助于修复某些神经退行性疾病或中风造成的损伤。
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