在大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的其他部分，突觸是傳遞關(guān)鍵信號的神經(jīng)元(神經(jīng)細胞)之間的關(guān)鍵連接點。更具體地說，“谷氨酸能”突觸是神經(jīng)元用來相互激活的主要“興奮性”突觸連接點，并且已知在大小和形狀上具有廣泛的多樣性。
突觸謎題中一個長期缺失的部分是對谷氨酸能突觸如何組裝和維護的解釋，導(dǎo)致進一步的問題是，對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神經(jīng)生物學(xué)知識空白的機制。
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)進展》雜志上提供了有希望的新證據(jù)，即“平面細胞極性”或PCP，一種強大的信號通路，可以沿組織平面系統(tǒng)地極化細胞和組織, 是一種廣泛使用的形成和維持大量突觸的機制。
“這篇論文的一個主要結(jié)論是，平面細胞極性通路負責(zé)絕大多數(shù)谷氨酸能突觸的形成和維持，”鄒說。“在我們最初展示 PCP 信號通路成員在突觸形成中的功能的先前研究的基礎(chǔ)上，這篇新論文進一步強調(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。”
在這項新研究中，鄒實驗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%。當這些基因在早期發(fā)育中被刪除時，70-80% 的突觸未能形成。當這些基因在成年期被刪除時，70-80% 的突觸消失了。
為了進一步探索 Prickle 如何調(diào)節(jié)突觸數(shù)量，Zou 實驗室培育出模仿人類已知會導(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一步剖析突觸形成和維持的機制提供了寶貴的途徑。
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