日本理研研究所的研究人员发现，治疗癫痫的药物的结构是如何使它们与神经元连接处的突触中发现的一种关键蛋白质相互作用的。这些知识可以帮助设计更好的药物来治疗这种疾病。
癫痫是一种脑部疾病，会引起反复发作，发作时没有任何征兆。它被认为影响了0.5%到1%的人口。
幸运的是，治疗这种神经系统疾病的强效药物是可用的，包括左乙拉西坦和布瓦西坦。但没有人确切知道这些药物是如何起作用的。
这两种药物的目标都是一种蛋白质，这种蛋白质存在于神经元末端储存和释放神经递质的小膜囊中，称为突触囊泡。这种蛋白被称为突触囊泡糖蛋白2A (SV2A)。
RIKEN生物系统动力学研究中心的Atsushi Yamagata说:“SV2A的确切功能尚不清楚，尽管它必须在突触传递中发挥关键作用。”
有趣的是，SV2A也是高毒性肉毒杆菌神经毒素的受体。肉毒杆菌神经毒素是已知最致命的物质之一，仅几百毫微克的水平就能杀死成年人。但它也被广泛用于美容和治疗目的，包括治疗神经肌肉疾病、慢性疼痛和胃肠道疾病。
现在，通过低温电子显微镜，Yamagata和他的同事们已经确定了左乙莱西坦和布瓦西坦附着在SV2A上的结构，无论是肉毒杆菌神经毒素存在还是不存在(见上图)。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。
虽然SV2A的确切功能尚不清楚，但结果表明SV2A可能作为一种膜转运体，而左乙拉西坦和布瓦西坦可能抑制这种功能。
Yamagata指出，对该结构的理解“提供了SV2A作为膜转运体起作用的间接证据”。“这种功能可能对了解由SV2A基因突变引起的癫痫非常重要。”
由于SV2A蛋白非常小，使用低温电子显微镜获得高质量的结构是具有挑战性的，但肉毒杆菌神经毒素在这方面提供了意想不到的好处。
Yamagata解释说:“幸运的是，当我们将肉毒杆菌神经毒素受体结合域附着在SV2A上时，我们可以将其用作冷冻电子显微镜图像分析的标记。”“这使我们能够更精确地校准SV2A粒子图像，并确定高分辨率低温电子显微镜结构。”
Yamagata和他的团队计划扩展这项工作。“我们现在正试图确定SV2A与全长肉毒杆菌毒素复合物的结构。这可能有助于我们了解神经毒素在突触中的作用，”Yamagata说。“我们也希望阐明SV2A的确切功能，尽管这非常具有挑战性。”
