來源:生物谷原創(chuàng) 2022-11-29 11:44
在一項(xiàng)新的研究中,來自英國倫敦國王學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)大腦連接需要在特定突觸類型的水平上控制局部蛋白的合成。他們指出對蛋白合成的調(diào)節(jié)以高度特異的方式發(fā)生,其程度與所涉及的突觸類型有關(guān)。
在一項(xiàng)新的研究中,來自英國倫敦國王學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)大腦連接(brain wiring)需要在特定突觸類型的水平上控制局部蛋白的合成。他們指出對蛋白合成的調(diào)節(jié)以高度特異的方式發(fā)生,其程度與所涉及的突觸類型有關(guān)。他們確定了一種控制興奮性錐體細(xì)胞和表達(dá)小清蛋白(parvalbumin)的抑制性中間神經(jīng)元之間的突觸形成的信號通路。這是第一項(xiàng)研究證實(shí)了在大腦布線過程中對蛋白合成的調(diào)節(jié)存在這種特異性。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2022年11月25日的Science期刊上,論文標(biāo)題為“Cortical wiring by synapse type–specific control of local protein synthesis”。
大腦皮層是人腦最大部分---端腦(cerebrum)---的外層。它通過對運(yùn)動和感覺功能的控制負(fù)責(zé)我們最復(fù)雜和多樣化的行為。它也是最復(fù)雜的生物系統(tǒng)之一,因此了解控制它的發(fā)育機(jī)制是一項(xiàng)重大科學(xué)挑戰(zhàn)。
大腦皮層存在兩種主要的神經(jīng)元類型:興奮性錐體細(xì)胞和抑制性中間神經(jīng)元。它們之間的相互作用對于大腦皮層的正常功能至關(guān)重要。抑制性中間神經(jīng)元對興奮性錐體細(xì)胞的活動進(jìn)行調(diào)節(jié)和同步,從而協(xié)調(diào)它們的行為。
大腦皮層中的神經(jīng)元通過稱為突觸的連接組裝成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。像電氣連接一樣,突觸由突觸前區(qū)室(電源插頭)和突觸后區(qū)室(插座)組成。在成體大腦中,蛋白合成發(fā)生在這兩個區(qū)室的局部,以執(zhí)行神經(jīng)元的功能。
通過化學(xué)信號傳導(dǎo)控制特定蛋白的合成,使大腦能夠調(diào)節(jié)單個突觸的活動。然而,這種調(diào)節(jié)在兩種類型發(fā)育中的大腦皮層神經(jīng)元之間如何不同,并沒有得到充分理解。
論文第一作者、倫敦國王學(xué)院精神病學(xué)、心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)研究所的Clémence Bernard博士說,“探索調(diào)節(jié)大腦皮層連接性產(chǎn)生的分子過程是令人激動的,特別是當(dāng)它們最終如此特異性的時候。我們確定了一種控制大腦皮層最基本連接之一---興奮性錐體細(xì)胞和表達(dá)小清蛋白的抑制性中間神經(jīng)元形成的突觸---中蛋白合成的信號通路?!?/p>
突觸形成中的局部蛋白合成。圖片來自Science, 2022, doi:10.1126/science.abm7466。
突觸中的蛋白合成異常是自閉癥譜系障礙(ASD)的一種核心機(jī)制。這項(xiàng)新研究中確定的機(jī)制揭示了與神經(jīng)發(fā)育障礙相關(guān)的蛋白之間的相互作用。這一發(fā)現(xiàn)支持了這樣一個觀點(diǎn):由興奮性錐體細(xì)胞和表達(dá)小清蛋白的抑制性中間神經(jīng)元形成的突觸可能對ASD等大腦發(fā)育障礙中出現(xiàn)的失調(diào)特別敏感。
論文共同通訊作者、倫敦國王學(xué)院精神病學(xué)、心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)研究所的Oscar Marín教授說,“令人著迷的是,許多與ASD有關(guān)的基因似乎受到我們在這項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)的這種相同信號通路的調(diào)節(jié)。”
論文共同通訊作者、倫敦國王學(xué)院精神病學(xué)、心理學(xué)與神經(jīng)科學(xué)研究所的Beatriz Rico教授說,“這一觀察表明興奮性錐體細(xì)胞和表達(dá)小清蛋白的抑制性中間神經(jīng)元之間的連接可能是ASD中多種遺傳風(fēng)險因素的熱點(diǎn)?!保?a target="_blank" >生物谷 Bioon.com)
參考資料:
Clémence Bernard et al. Cortical wiring by synapse type–specific control of local protein synthesis, Science, 2022, doi:10.1126/science.abm7466.
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