2018年2月1日

研究揭示了控制神经元成熟的发育性拼接程序

大脑中的神经元或神经细胞通过称为轴突(发出信号)和树突(接收信号)的长过程,通过传输电信号或激发动作电位来相互交流。在发育和神经元成熟过程中,必须具备激发动作电位的能力以及成熟神经元的其他功能。但是,到目前为止,对控制这一复杂过程的分子机理了解甚少。

剥夺支配发展的复杂层 ,由运动神经元生物学和疾病中心的系统生物学和生物化学以及分子生物物理学助理教授张朝林博士,系统生物学和病理学与细胞生物学,神经科学和神经病学副教授Hynek Wichterle博士领导的研究团队,哥伦比亚大学医学中心致力于分子调控的水平 。选择性剪接是通过连接编码片段的不同组合来产生多个转录本和蛋白质变体的过程。在神经发育过程中,该过程是高度动态的,数千种基因中的剪接模式发生了戏剧性的变化,从而产生了特定发育阶段所需的蛋白质产物。

选择性剪接的关键调节因子是Rbfox家族蛋白,该蛋白富含神经元,以前与神经发育障碍有关,包括自闭症,精神分裂症和癫痫病。

在2月1日发表于 神经元,Zhang,Wichterle及其小组确定,Rbfox基因的缺失会导致“类胚”剪接程序。重要的是,他们观察到了轴突起始节(AIS)的组装受到了显着破坏,轴突起始节是轴突近端的亚细胞结构,对离子通道的聚集很重要,因此对于神经元激发动作电位也很重要。健康的神经元需要动作电位才能与其他细胞进行交流。为此,研究小组确定了Rbfox控制着锚蛋白-G基因的剪接,该蛋白在AIS中编码所谓的“相互作用中心蛋白”,并发现该基因中一个小片段的剪接改变使它成为可能。无法在组织AIS中执行其正常功能。与加州大学伯克利分校的柯旭博士实验室合作,研究小组确定这是由于AIS中锚蛋白G的异常积累和分布所致。

张博士说:“众所周知,Rbfox对于控制RNA剪接非常重要,但尚不清楚其对神经元成熟的贡献以及它控制的是哪种特定的细胞表型。” “我们挑出了一个重要的表型,它可以控制神经元的兴奋性。神经元通过激发动作电位进行交流,如果这个过程被破坏,那么神经元就无法正常工作。”

动作电位,也称为神经冲动,是从大脑发送到其他器官和肌肉的电信息。例如,大脑中的神经通过神经网络传递动作电位,以引导我们的手臂肌肉收缩,以使我们的手举起或握住某物而起作用,这是哥伦比亚运动神经元中心的一项主要研究重点, Zhang和Wichterle实验室是附属的。 Wichterle博士指出:“除了它们在AIS装配中的作用外,我们的研究还发现了许多包含Rbfox调节的替代外显子的突触,细胞骨架和膜蛋白。Rbfox蛋白是对神经元活动和损伤做出动态调节的,这增加了有趣的可能性, Rbfox因子在调节成人神经系统的神经元可塑性和修复中起着更广泛的作用。”

在哺乳动物中,Rbfox蛋白由彼此独立的三个独立基因组成。由于这种冗余,体内Rbfox蛋白的研究极具挑战性。为了避开挑战,该团队依靠他们在基因组工程,干细胞分化为神经元以及替代剪接的基因组分析方面的互补专业知识。这项合作为Rbfox调控的外显子提供了最终参考,并揭示了它们在控制神经元成熟中的关键功能。

“这项研究是高度合作努力的一个很好的例子,结合了系统RNA生物学,干细胞和神经元生物学,生理学和尖端成像技术方面的专业知识。事实上,第一作者Martin Jacko在Wichterle实验室和我的实验室,如果没有如此紧密的合作,我相信不可能达到今天的地步。”

研究人员的发现有助于对机械如何引发和传播的机械理解。 的神经元被控制在选择性剪接的水平上,这是神经元成熟难题中很小的一部分,但影响很大。这项名为“ Rbfox剪接因子促进神经元成熟和Axon初始节组装”的研究于2月1日发表,于2009年出版。 神经元.



期刊信息: 神经元

引文: 研究发布了控制神经元成熟的发育性拼接程序(2018年2月1日) 2020年10月23日检索 from //xasqxhb.com/news/2018-02-unveils-developmental-splicing-neuronal-maturation.html
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