NMDA受体钙离子渗透性与镁离子阻断的分子机制

被认为作为学习与记忆细胞基础的Hebbian神经可塑性，可通过突触前神经递质释放与突触后去极化时Ca2+内流的偶联检测实现。这一过程在分子层面上由N-甲基-D-天冬氨酸型谷氨酸受体介导：该受体结合谷氨酸与甘氨酸，并在膜去极化时解除Mg2+对通道的阻滞，促进Ca2+内流。然而，N-甲基-D-天冬氨酸型谷氨酸受体中Ca2+通透性与Mg2+阻滞的结构机制尚未完全阐明。本研究通过单颗粒冷冻电镜技术揭示：Ca2+穿越阳离子选择性过滤器狭窄收缩区的渗透过程涉及部分脱水现象，多个Ca2+结合位点为此提供了证据。相反，Mg2+通过水网络结合在选择性过滤器外侧并保持水合状态，从而发挥通道阻滞剂作用。此外，选择性过滤器周围的脂质网络以电压依赖方式影响Mg2+结合的稳定性。本研究详细阐释了启动神经可塑性所必需的跨膜化学机制。