在大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的其他部分，突觸是傳遞關(guān)鍵信號(hào)的神經(jīng)元(神經(jīng)細(xì)胞)之間的關(guān)鍵連接點(diǎn)。更具體地說(shuō)，“谷氨酸能”突觸是神經(jīng)元用來(lái)相互激活的主要“興奮性”突觸連接點(diǎn)，并且已知在大小和形狀上具有廣泛的多樣性。
突觸謎題中一個(gè)長(zhǎng)期缺失的部分是對(duì)谷氨酸能突觸如何組裝和維護(hù)的解釋，導(dǎo)致進(jìn)一步的問(wèn)題是，對(duì)于大量和多種類型的谷氨酸能突觸是否存在共同的發(fā)育機(jī)制或途徑。
加州大學(xué)圣地亞哥分校的科學(xué)家們一直在拼湊似乎可以填補(bǔ)神經(jīng)生物學(xué)知識(shí)空白的機(jī)制。
10月6日，博士后學(xué)者Yue Ban、鄒益民教授和他們的同事在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上提供了有希望的新證據(jù)，即“平面細(xì)胞極性”或PCP，一種強(qiáng)大的信號(hào)通路，可以沿組織平面系統(tǒng)地極化細(xì)胞和組織, 是一種廣泛使用的形成和維持大量突觸的機(jī)制。
“這篇論文的一個(gè)主要結(jié)論是，平面細(xì)胞極性通路負(fù)責(zé)絕大多數(shù)谷氨酸能突觸的形成和維持，”鄒說(shuō)。“在我們最初展示 PCP 信號(hào)通路成員在突觸形成中的功能的先前研究的基礎(chǔ)上，這篇新論文進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了該通路在控制發(fā)育中和成熟大腦中突觸數(shù)量方面的重要性。”
在這項(xiàng)新研究中，鄒實(shí)驗(yàn)室專注于一種稱為刺痛的關(guān)鍵 PCP 成分的作用，該成分在小鼠中有四個(gè)家庭成員。在海馬體和前額葉皮層中的 Prickle1 和 Prickle2 被特異性敲除后，研究人員發(fā)現(xiàn)谷氨酸能突觸的數(shù)量減少了 70-80%。當(dāng)這些基因在早期發(fā)育中被刪除時(shí)，70-80% 的突觸未能形成。當(dāng)這些基因在成年期被刪除時(shí)，70-80% 的突觸消失了。
為了進(jìn)一步探索 Prickle 如何調(diào)節(jié)突觸數(shù)量，Zou 實(shí)驗(yàn)室培育出模仿人類已知會(huì)導(dǎo)致自閉癥的 Prickle2 突變的小鼠。這些小鼠表現(xiàn)出突觸形成減少或延遲，突觸中關(guān)鍵蛋白質(zhì)(例如谷氨酸受體)的數(shù)量大幅減少，谷氨酸受體是檢測(cè)突觸前神經(jīng)元釋放的谷氨酸以激活突觸后神經(jīng)元的離子通道。這些結(jié)果表明，Prickle2 的一些突變可能使突變體 Prickle2 蛋白在組裝突觸或募集對(duì)突觸功能必不可少的關(guān)鍵蛋白方面效率較低。這些突變?yōu)檫M(jìn)一步剖析突觸形成和維持的機(jī)制提供了寶貴的途徑。
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