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揭示控制神經(jīng)元細(xì)胞成熟的特殊發(fā)育剪接程序
點(diǎn)擊次數(shù)：1493 發(fā)布時間：2018-7-26
腦中的神經(jīng)元細(xì)胞能夠通過傳遞電信號或“引燃”動作電位來實(shí)現(xiàn)彼此之間的交流，而這一交流過程需要通過軸突和樹突來實(shí)現(xiàn)，而傳遞電信號的這種能力常常是在神經(jīng)元發(fā)育和成熟過程中來獲得的，然而指導(dǎo)這一復(fù)雜過程的分子機(jī)制目前研究人員并不清楚。為了揭示控制神經(jīng)元發(fā)育的復(fù)雜機(jī)制，來自哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員對一種名為選擇性剪接的分子調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行了相關(guān)研究，相關(guān)研究成果刊登于
選擇性剪接是一種能通過連接不同組合的編碼片段來產(chǎn)生多個轉(zhuǎn)錄本的過程，這一過程在神經(jīng)發(fā)育過程中具有高度動態(tài)性，主要表現(xiàn)為在成千上萬個基因中能夠?qū)崿F(xiàn)戲劇性的切換，從而就能產(chǎn)生特殊發(fā)育階段所需要的一套蛋白質(zhì)產(chǎn)物。選擇性剪接的關(guān)鍵調(diào)節(jié)子就是Rbfox家族蛋白，其在神經(jīng)元中非常豐富，此前研究人員將這種家族蛋白同多種神經(jīng)發(fā)育障礙相聯(lián)系，比如自閉癥、精神分裂癥和癲癇癥等。
這項(xiàng)研究中，研究人員通過研究發(fā)現(xiàn)，Rbfox基因的缺失會誘發(fā)胚胎樣的剪接程序，更重要的是，研究者還發(fā)現(xiàn)軸突起始片段（AIS）的裝配會被明顯打斷，AIS是軸突近心端的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其對于離子通道簇以及神經(jīng)元引發(fā)動作電位非常重要；健康的神經(jīng)元需要動作電位來與其它細(xì)胞進(jìn)行交流，研究者指出，Rbfox基因能夠控制錨定蛋白G基因（Ankyrin-G gene）的剪接，從而編碼AIS中的互動中心蛋白質(zhì)，同時，該基因小片段發(fā)生的剪接改變還能使其無法完成組裝AIS的正常功能，這或許是因?yàn)锳IS中錨定蛋白G基因的干擾和異常積累所致。
研究者Zhang表示，我們都知道，Rbfox對于控制RNA剪接非常重要，但我們并不理解其為何會促成神經(jīng)元的成熟，以及其會控制哪種特殊的細(xì)胞表型；如今我們發(fā)現(xiàn)了一種重要的表型，這就能幫助我們理解神經(jīng)元興奮性是如何被控制的，神經(jīng)元能通過“引燃”動作電位來溝通交流，如果該過程被干擾，神經(jīng)元或許就無法合適地發(fā)揮自己的角色了。
動作電位也被稱之為神經(jīng)脈沖，其是我們大腦向器官和肌肉所發(fā)送的電信息，比如，大腦中的神經(jīng)能夠通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞動作電位，促進(jìn)機(jī)體的手臂肌肉收縮以便讓我們能夠拿起物品。此外本文研究中，研究人員還發(fā)現(xiàn)很多包含Rbfox的突觸、細(xì)胞支架及膜蛋白都能調(diào)節(jié)可變外顯子，Rbfox蛋白能被動態(tài)調(diào)節(jié)來影響神經(jīng)元活性和損傷，而且其在成年人神經(jīng)系統(tǒng)的損傷修復(fù)及神經(jīng)元可塑性的調(diào)節(jié)過程中扮演著關(guān)鍵的角色。
在哺乳動物機(jī)體中，Rbfox蛋白主要是由三個單獨(dú)的基因來制造，這些基因彼此之間都是多余的，由于這種多余性的存在，因此目前研究人員仍然無法實(shí)現(xiàn)在體內(nèi)對Rbfox蛋白進(jìn)行研究，為了克服這一挑戰(zhàn)，研究人員與擅長基因工程技術(shù)、基因組分析的科學(xué)家們通力合作，終闡明了Rbfox在控制神經(jīng)元成熟過程中所扮演的角色。本文研究發(fā)現(xiàn)或能幫助研究人員在選擇性剪接的水平下理解啟動并傳播神經(jīng)元動作電位的分子機(jī)制。