揭秘 | 为什么有的人和郭靖一样，学武功会很慢？

导语

我们在生活中或电视剧中，经常会看到有的人学武功或舞蹈特别慢，仿佛怎么学都学不会，而且学了就忘。比如金庸小说中提到的郭靖郭大侠，他小时候学习武功的能力，真是伤透了几位师父的心。但郭靖真的是因为没有天赋吗？这能否通过后天的努力去改变？

运动技能的学习与纹状体神经递质多巴胺DA的释放有很大关系。研究发现，具有严重运动障碍的帕金森患者的纹状体DA含量会减少80%以上，这是由于中脑黑质多巴胺（dopamine, DA）能神经元的变性死亡引起的。其中遗传因素、环境因素、年龄老化、氧化应激等均可能参与这个过程，但目前具体是通过什么样的机制还不清楚。

2020年1月17日，日本理化学研究所脑科学ZX发育神经生物学实验室教授Katsuhiko Mikoshiba在《nature communications》发表了题为An ultra-stable cytoplasmic antibody engineered for in vivo applications的文章，发现了一种超稳定细胞质抗体(STAND-A36)具有靶向内源性细胞质蛋白的潜力，可以降低大脑纹状体多巴胺DA的释放，有望应用于运动机能研究，如帕金森疾病研究及癌症ZL。

研究背景

细胞质抗体（cytoplasmic antibody）主要是指在细胞内合成并作用于细胞内组分的抗体，亦称内抗体(intrabody)，其中抗gp120 的Fab 段和抗Tat的 ScFv 已进入临床SY。它可在蛋白质水平封闭特定基因的功能：将针对特定致病基因所表达的产物蛋白的抗体基因，导入并表达于病变细胞，使相应蛋白不能进入特定的细胞区域中发挥作用，或者阻止该蛋白与细胞内其它物质的相互作用，从而封闭该蛋白的功能，使之不能致病。

目前，还没有一个可靠的方法，能够在哺乳动物细胞中生产稳定的细胞质抗体。Z主要的难点在于细胞质中pH 7.4的环境，会影响细胞质抗体本身的折叠以及相互间的聚集。该团队提出了一个通用的方法，以产生一个超稳定的细胞质抗体(STAND)并可应用于体内。他们通过给细胞质抗体融合增加新的多肽标签，使其具有较低的等电点pI以及在pH6.6环境中，仍然带有强负电荷，从而得到在细胞质中能稳定且发挥生物功能的抗体蛋白，并命名为STANDs。

研究内容

体外研究表明：STAND-A36抗体可特异性识别Synaptotagmin I蛋白（Syt I）的C2A结构域，并且具有很高的亲和活性，而Syt I的C2A结构域可与 Syntaxin1蛋白的SNARE结构域相互作用，Syntaxin1蛋白对于神经递质的释放相当重要。所以，STAND-A36也很有可能影响神经递质的释放过程。

随后在体内进行了验证研究，对小鼠右脑黑色致密部（SNc）进行AAV（携带STAND-A36表达载体）注射 33天后，作者使用Eicom微透析系统对纹状体多巴胺的释放进行了检测，发现细胞质内表达STAND-A36抗体能通过作用于SNc，有效YZ小鼠纹状体多巴胺的释放（a-b图）（对总多巴胺及其代谢产物的含量进行检测未发现差异，说明胞外多巴胺减少并不是因为合成减少或代谢增多（c-e图））。

图片来源：Nature Communications

接下来作者进行了动物行为学测试（旷场实验和转棒实验），观察小鼠运动学习能力的变化。发现表达STAND-A36抗体的小鼠与对照组在训练前（Day 1）的运动能力基本没有差异（图a-e），但在训练后（Day 5）的运动能力明显要低于对照组，说明STAND-A36抗体确实损伤了小鼠的运动技能学习能力。

图片来源：Nature Communications

研究意义

这篇文章得出结论：纹状体多巴胺DA的释放对于运动技能的学习是必不可少的。先前的研究表明，帕金森病患者的运动症状，在纹状体DA含量降低到30 - 40%时会变得明显。因此，黑色致密部（SNc）多巴胺能神经元中表达STAND-A36的小鼠，可以用于ZL帕金森氏症的研究，并阐明运动技能学习的机制。

另外，细胞中的原癌基因（如ras基因）突变是引起癌症的重要原因之一，而使用作者的STAND方法，可以制备出与Ras突变蛋白高亲和力结合的超稳定细胞质抗体，有望促进癌症ZL有效药物的开发。

通过STAND-A36抗体构建出像郭大侠一样“笨”的老鼠模型，有利于科研工作者研究ZL运动学习能力差的方法，让更多人像黄蓉一样，学功夫一点就通！

了解更多微透析系统及神经行为学研究方法

参考文献：Hiroyuki Kabayama, Makoto Takeuchi, Katsuhiko Mikoshiba, et al. An ultra-stable cytoplasmic antibody engineered for in vivo applications. Nat Commun. 11(1):336(2020).