生物通報道:1月份的《Nature Neuroscience》雜志的社論為:Neuroscience grows in China,,從中提到了在上海和北京,神經生物學研究得到了長足的發(fā)展,,吸引了相當多的資金注入,,以及優(yōu)秀的受過西方教育的科學家人才。在這一期的研究論文中,,有多篇來自中國科學家或海外華人科學家的研究成果,。
首先來自中科院上海生命科學研究院神經研究所神經生物學重點實驗室(Key State Laboratory of Neurobiology,生物谷注)的研究人員首次證明了神經元的放射狀遷移受胞外導向分子的指引,,這種遷移的趨化性導向假說有助于科學家們更好的理解高度有序的皮層結構是如何形成的,。
領導這一研究的是神經研究所的袁小兵博士,其早年畢業(yè)于華東師范大學,,現(xiàn)任神經所研究員和神經回路實驗室負責人,。2007年蒲慕明和袁小兵聯(lián)合指導的研究生管沉冰等經過五年的潛心研究,發(fā)現(xiàn)高度極性的神經細胞在定向遷移過程中,,需要一種長距離的細胞內信號傳遞過程,,協(xié)調神經細胞的不同部位對外界導向信號的反應。這一研究成果公布在《Cell》雜志上,。目前已知多種發(fā)育性神經系統(tǒng)疾病是由于神經細胞遷移紊亂造成的,,患者常表現(xiàn)出智障、癲癇等癥狀,。因此對神經細胞遷移導向基本機制的研究將有利于人們對這類發(fā)育性神經系統(tǒng)疾病的認識和防治,。
參與這一研究的還包括陳罡、司馬健和金明等,,該項研究工作得到了中國科學院,、“973”計劃、重要科學研究計劃,、國家自然科學基金委員會杰出青年基金及上海市啟明星計劃的資助,。
在這一新研究中,研究人員采用在體子宮內基因電轉技術,,以便可長時程觀察一群皮層神經元在體內的遷移,,結果他們發(fā)現(xiàn)體內通過阻斷Semaphorin-3A的信號可以導致遷移的停滯并伴隨神經元伸展方向的錯亂。
體外實驗也發(fā)現(xiàn)內源性Semaphorin-3A的濃度梯度對于新生神經元的正確遷移是必須的,,并且起吸引性導向作用,。這些研究首次證明了神經元的放射狀遷移受胞外導向分子的指引。這種遷移的趨化性導向假說有助于更好的理解高度有序的皮層結構是如何形成的,。
第二篇為來自西北大學芬堡醫(yī)學院(Northwestern University Feinberg School of Medicine,,生物谷注)神經學系,,喬治亞醫(yī)學院(Medical College of Georgia),以及北京大學生命科學學院的研究人員解開了神經突起誘向因子Netrin的信號通量中的一個關鍵機制,,為進一步研究軸突導向活動,,以及細胞遷移提供了重要資料。
文章的通訊作者是饒毅教授和吳瑛教授,,前者是美國西北大學神經科教授兼中國北京生命科學研究所資深研究員,后者是美國西北大學神經科學系教授,,知名的華人女科學家(具體簡介見后,,生物谷注)。
細胞遷移(cell migration)是炎癥反應(inflammatory response)的必要組成部分,,同時為防止細胞滲透到健康組織中,,對白細胞運輸(leukocyte trafficking,生物通注)過程進行合適的調控,。Netrins是與
層粘連蛋白相關的,、高度保守的小分子分泌蛋白家族成員,在細胞遷移和軸突導向活動中具有重要的作用,,其同源物在多種模式動物中均已發(fā)現(xiàn),。Netrins分為2個亞家族:netrins和netrin-Gs,其中的netrin-G亞家族各成員之間具有高度的相似性,。
在Netrin行使功能,,進行信號傳導的過程中需要小GTP酶(GTPase,生物通注):Rac1,,然而目前在這一領域中,,Rac1如何在netrin途徑中受到調控仍然是一個謎。
在這篇文章中,,饒毅等人為解開這一謎團,,將目光聚焦到了一種稱為DOCK180的蛋白身上,DOCK180蛋白可誘導細胞向正確方向遷移,,是一個引導性Rho GTPases核苷交換因子(nucleotide exchange factors,,生物通注),在2005年的一篇文章中,,研究人員發(fā)現(xiàn)DOCK180蛋白有可能用于研制阻止腫瘤轉移的藥物和治療關節(jié)炎和哮喘等免疫紊亂性疾?。ㄉ锿ㄗⅲ?/p>
經過一系列的實驗,,研究人員將這種蛋白與netrin信號傳導聯(lián)系了起來,,發(fā)現(xiàn)了兩者關聯(lián)的證據。他們的實驗表明Netrin能促進一種包含有DOCK180蛋白和netrin受體(在結腸癌DCC中缺失,,生物通注)的蛋白-蛋白相互作用復合物的形成,,同時抑制DOCK180蛋白會減少Rac1的活性——通過netrin作用。
研究人員還發(fā)現(xiàn)在脊椎動物神經元中,DOCK180蛋白被敲除之后,,netrin誘導的軸突生長和軸突導向(attraction)都會受到影響,,因此DOCK180在體內扮演的角色就可以通過在神經管(neural tube,生物通注)中其需要commissural軸突的突出得以證明,。
這些研究證明netrin刺激在DCC中使DOCK180增多,,從而激活了小GTP酶,說明了DOCK180在介導神經元對netrin-1的導向應答(attractive responses,,生物通注)中的重要作用,。
第三篇為來自美國國家神經疾病與中風協(xié)會的研究人員在突觸中發(fā)現(xiàn)GTP依賴性的快速和緩慢內吞作用,為研究神經突觸信號傳導提供了重要資料,。
領導這一研究的是吳凌鋼(ling gang Wu,,音譯),其早年畢業(yè)于第二軍醫(yī)大學,,之后于貝勒醫(yī)學院神經科學系獲得博士學位,,現(xiàn)為NIH NINDS研究員。之前他曾在《Nature》上發(fā)表過有關突觸傳遞過程中突觸囊泡融合孔(fusion pore )開孔過程中出現(xiàn)的問題的新觀點,,獲得了業(yè)內的關注,。