肌肉力量的奥秘
为什么牛出生当天就能行走？加州大学圣地亚哥分校揭示肌肉控制奥秘
近日，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的研究人员通过结构生物学揭开了为何牛、马等动物出生当天就能站立和行走，而人类需要一年多时间才能掌握肌肉控制能力的谜底。该研究发表在《自然》杂志上，不仅解释了肌肉收缩的机制，还为治疗成人肌无力提供了新思路。
研究的关键在于“神经肌肉接点”（NMJ），即运动神经元与骨骼肌纤维的连接点。科学家们利用冷冻电镜技术获得了肌肉乙酰胆碱受体（AChR）在与乙酰胆碱（ACh）结合和不结合时的高分辨率三维结构，分辨率达到2.5 Å。这是肌肉AChR的首批三维结构图。
研究人员从牛的胚胎中获取肌肉样本，并用眼镜蛇毒液代替乙酰胆碱与AchR结合，成功观察到AChR在识别信号分子后的构象变化。令人意外的是，他们从同一胚胎组织样本中发现了两种版本的AchR：未成熟的胚胎版本和成熟的神经肌肉接点版本。这两种版本的AChR虽然都是由5个亚基环状排列组成，但亚基组成有所不同。
通过高分辨率三维结构图，研究人员首次将两种肌肉AchR的结构差异与其功能差异联系起来，解释了乙酰胆碱结合位点的变化以及亚基相互作用对通道开放持续时间的影响。这一发现揭示了牛在出生前已完成AChR亚基组成的发育转换，形成了成熟的神经肌肉接点，从而能够在出生当天行走。
该研究不仅解答了为何某些动物能在出生当天行走的问题，还为理解和发展治疗重症肌无力的方法提供了新的视角。重症肌无力的根源在于肌肉AChR遭到破坏，导致患者无法有效控制骨骼肌收缩发力。研究人员希望通过进一步研究，能够为这种疾病找到更有效的治疗方法。
这项研究展示了结构生物学在揭示生物分子工作机制方面的强大能力，也为未来的生物医学研究提供了新的方向。加州大学圣地亚哥分校的研究团队将继续深入研究，期望在未来能够揭示更多关于肌肉控制和神经系统疾病的奥秘。
