综合新闻

当前位置:首页 > 综合新闻

Developmental Cell:我院齐瀛川课题组发现控制神经元突触重塑的调控机制
作者:admin 发布时间:2017-06-01 13:17:37 浏览:0

我院齐瀛川课题组的研究获得重要进展,鉴别到MYRF家族蛋白对秀丽隐杆线虫中DD类型神经元的突触重塑具有关键的调控作用,这是迄今发现的第一个正向调控DD神经元突触重塑的关键因子。研究结果以“Myrf ER-bound transcription factors drive C. elegans synaptic plasticity via cleavage-dependent nuclear translocation”为题于2017424日发表在Developmental Cell《发育细胞》上。文章链接如下:http://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807(17)30208-3。同期发表的预评:http://www.cell.com/developmental-cell/abstract/S1534-5807(17)30301-5

神经系统发育过程中,当神经回路建立起初步的连接后,神经回路的发育并非就此结束:接下来将发生很多变化,比如轴突和树突的修剪、新的突触形成、已存在的突触拆除等,这些变化让神经回路精细化,以形成具有完整功能的回路。这个过程对于神经发育必不可少,如果出现差错,将不能形成一个正常的功能网络,导致神经发育相关的神经功能障碍。神经回路的精细化过程是生物界保守的一个现象。在秀丽隐杆线虫中DD神经元即存在着突触重塑现象:在发育过程中DD的轴突和树突的功能区彻底地反转,并整合到更成熟的回路中去,而这个过程中DD的总体形态没有出现明显变化。这个现象也成为探究突触重塑分子遗传机理的一个重要模式。

齐瀛川课题组的研究以遗传筛选的方式鉴别到突变体具有突触重塑障碍,并鉴别出该突变是个单点突变,发生在MYRF-1上。进一步的研究发现MYRF-1蛋白全长定位在内质网上,并能发生剪切,之后释放出蛋白的氮端,这个氮端具有结合DNA的功能域,它进入细胞核并参与转录调控,而其氮端在核内的功能恰恰对突触重塑调控最为重要。意想不到的是,这个点突变导致了突触重塑障碍,但是MYRF-1功能缺失突变体却呈现正常的重塑表型,这是因为MYRF-1的同源基因MYRF-2也能促进突触重塑。把MYRF-1MYRF-2同时用CRISPR技术突变掉后,突触重塑则不能发生。实验表明,MYRF-1点突变不仅失活了自身功能,而且能够抑制MYRF-2的功能。

MYRF蛋白结构在动物界非常保守。之前研究发现,MYRF在小鼠中特异地表达在髓鞘化阶段的少突胶质细胞中,对于调控中枢神经系统髓鞘发育必不可少。线虫并没有髓鞘结构,所以在线虫中MYRF不大可能直接调控髓鞘同源基因。有趣的是,在哺乳动物中,髓鞘发育的时期恰恰也是神经回路精细化的时期,这个阶段呈现出很大的神经发育可塑性。那么在DD神经元突触重塑和少突胶质细胞髓鞘发生这两个貌似相距甚远的发育事件中,MYRF是否具有某种功能相似性呢?这会是个非常值得探讨的问题。

对于探究一个了解甚少的生物学问题,用遗传学筛选的方式往往有着巨大的优势,生物能以它自己的方式将重要的通路揭示给研究工作者。这样的筛选往往带来意想不到的发现,比如在这项研究中鉴别到MYRF-1点突变能够导致突触重塑缺陷,反之如果通过常规检测功能缺失突变体的表型,则不大可能发现MYRF能够调控突触重塑。另外有趣的是,齐瀛川博士在求学阶段就是研究少突胶质细胞的发育,现阶段利用线虫研究突触重塑而筛选到一个关键的少突胶质细胞发育基因,这无疑是归功于遗传学的神奇。

新闻稿图

 

该研究由齐瀛川课题组2011级硕士生孟君,实验技术员马孝霞和陶华平,2014级硕士研究生金霞共同完成。合作者包括UC San Diego金亦石教授、多伦多大学镇梅课题组(电镜)、北京生命科学研究所董梦秋课题组(质谱分析)。

 

Copyright © 2006-2015 杭州师范大学 All Rights Reserved 浙ICP备11056902号
电话/传真:0571-28866385 邮 箱:admin@idrbio.org 邮 编:310036 地 址:杭州市下沙高教园区学林街16号