我們的大腦究竟是如何執行開始/停止功能的？

1月9日香港科技大學（HKUST）和香港中文大學（CUHK）構成的跨學科研究小組在《PNAS》發表文章，證明兩大類蛋白激酶，ATM和ATR協同幫助大腦建立開始/終止平衡。

健康的大腦功能取決於各種力量的平衡。你動一動腿，張一張嘴都是「活動」事件，同樣結束運動也是重要的「活動」事件。

「我們發現了大腦如何協調興奮和抑制平衡，即開始和停止行為，」文章一作Aifang Cheng說。「在大腦中，ATM和ATR通過調節彼此水平改變大腦活動。意味著，神經元活動和兩種激酶水平的動態『對話』有助於保持大腦興奮和抑制平衡（即E/I平衡）。」

研究小組發現，ATM輔助調節興奮事件，ATR輔助調節抑制事件，控制事件的執行者是神經元突觸中的小突觸泡。

利用HKUST超解析度成像中心（SRIC）提供的超解析度顯微鏡，研究人員在高解析度水平獲得了兩個激酶在細胞內的定點陣圖像。活動期鎖定設計為捕獲高解析度圖像提供了穩定性保障。

「我們面臨的挑戰是，即使在高倍鏡下所有囊泡看起來都很相似，」SRIC副主任、物理學教授Du Shengwang說。此前，他們發現ATM位於突觸小泡，這一次，他們證明與突觸小泡締合性膜蛋白2 (VAMP2)結合的ATR也位於突觸小泡上。

「為了提供差異化信息，我們開發了一個三色的超解析度系統版本，最終使團隊在同一個含有VAMP2的突觸小泡上發現了ATM和ATR。」

anti-ATM (藍)，anti-VAMP2 (綠)和anti-ATR (紅) 抗體

HKUST團隊與CUHK團隊合作證明ATM蛋白功能，他們比較了正常神經元突觸和缺乏ATM蛋白的突觸，測定突觸小泡尺寸，發現缺乏ATM的突觸形態上比正常突觸大，暗示突觸膜的組成發生了變化。

「這項新發現雖然屬於基礎研究領域，但它們對人類疾病也有重要意義，」HKUST生命科學部主任Karl Herrup教授說。「癲癇就是一個抑制失敗的例子。人類大腦含ATR過少，就會引起癲癇問題，相反，缺乏ATM則會共濟失調，控制精確運動和適度E/I平衡控制能力減弱。ATM和ATR之間的『陰陽關係』事關神經系統疾病。」

原文標題

ATM and ATR play complementary roles in the behavior of excitatory and inhibitory vesicle populations

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