安诺医学转录组,让科研与临床更近一步
第六届胶原蛋白行业论坛第一轮通知
威斯腾促销

华人学者最新Nature!骆利群团队发现促神经环路形成关键分子

2018/02/11 来源:学术经纬
分享: 
导读
日前,顶尖学术期刊《自然》在线刊登了著名华人学者骆利群教授团队的一项研究。这项研究表明,在哺乳动物的大脑中,一种叫做teneurin-3的蛋白质可能在海马体的神经环路组成中,起到了关键的调控作用。

本文转载自“学术经纬”,原标题:今日Nature:骆利群教授团队发现促神经环路形成关键分子。


▲本研究的通讯作者骆利群教授(图片来源:HHMI)

我们知道,大脑中的海马体对于短期、长期、乃至空间记忆的形成起到了关键的作用。为了了解这块关键的脑区,关于海马体的研究在近年来也络绎不绝。研究人员们发现,沿着背-腹轴与远-近轴,海马体的各个区域与邻近的皮层在空间上形成了一定的关系。譬如沿着远-近轴,我们就有proximal CA1(近CA1) - distal subiculum(远脑下脚) - medial entorhinal cortex(MEC)与distal CA1(远CA1) - proximal subiculum(近脑下脚) - lateral entorhinal cortex(LEC)两条神经环路。科学家们认为,这两条环路分别在处理空间和物体相关的信息中起作用。但这两条环路背后形成的机制,目前还未得到阐明。

随着“化学亲和假说”的提出,人们发现许多细胞表面蛋白和分泌蛋白能指导轴突前往特定的区域,识别相匹配的突触。其中,一类叫做teneurin的跨膜蛋白家族吸引了研究人员的注意。Teneurin蛋白在进化上相当保守,在大脑的发育过程中,有着非常活跃的表达。在哺乳动物的4个Teneurin蛋白家族成员里,teneurin-3(Ten3)被认为有着促进突触配对的作用,但这一假设一直没有得到分子生物学和细胞生物学上的验证。


▲Ten3的表达情况(图片来源:《自然》)

骆利群教授团队改写了这一现状。首先,他们确认了Ten3蛋白及其mRNA在大脑中的表达情况。这些研究发现了一个有趣的现象,在上文提到的近CA1 – 远脑下脚 – MEC环路的各个区域,Ten3都有着很高的表达;而与之平行的远CA1 – 近脑下脚 – LEC环路却缺乏Ten3的表达。这让研究人员们感到非常振奋:这两条环路之所以不同,是否是由于Ten3在背后起到了调控的作用?

为了回答这个问题,研究人员们进一步敲除了Ten3,以观察突变体脑中的这些环路是否依旧保持正常,而事实也的确如同他们的预料一般——与对照小鼠相比,敲除了Ten3的小鼠脑中,从近CA1到远脑下脚的神经投射变得不那么精确了。这也支持了Ten3在这条环路的神经精准投射过程中起到的关键作用。

那么,Ten3究竟是在近CA1与远脑下脚之一起作用,还是在两者之间都起作用呢?研究人员们又进一步开发了一套可调控的表达系统,能够限定区域地敲除Ten3。相应的研究表明,对于CA1神经元来说,Ten3能影响它们的轴突对于脑下脚的精准定位;而对于脑下脚而言,缺乏Ten3则会影响到来自CA1的轴突对其的定位。这个设计精妙的实验也证明了,Ten3对于CA1和脑下脚都有重要的作用,是精准定位所不可或缺的。


▲该研究的图解(图片来源:《自然》)

在后续的细胞实验中,研究人员们发现,尽管Ten3基因有着多种不同的剪接模式,但大部分诞生的蛋白亚型都足以让表达这些蛋白的细胞发生积聚。这也表明Ten3的嗜同性相互作用特性(homophilic interaction)能促进高表达Ten3的CA1神经元与脑下脚细胞体之间形成神经环路。

这项研究用清晰的思路与精妙的实验设计,从分子生物学和细胞生物学的角度,阐明了Ten3在海马体神经环路的形成过程中,所扮演的重要地位。考虑到脑中仍有不少区域同样高表达Ten3,这项研究表明,Ten3介导的环路形成,或许是哺乳动物大脑发育的一大关键。

参考资料:

[1] Teneurin-3 controls topographic circuit assembly in the hippocampus

本网站所有注明“来源:生物探索”的文字、图片和音视频资料,版权均属于生物探索所有,其他平台转载需得到授权。本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源和作者,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(editor@biodiscover.com),我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点,不代表本站立场。