生物通報(bào)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(jīng)生物學(xué)研究得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,,吸引了相當(dāng)多的資金注入,,以及優(yōu)秀的受過西方教育的科學(xué)家人才。在這一期的研究論文中,有多篇來自中國(guó)科學(xué)家或海外華人科學(xué)家的研究成果,。
首先來自中科院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)研究所神經(jīng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(Key State Laboratory of Neurobiology,生物谷注)的研究人員首次證明了神經(jīng)元的放射狀遷移受胞外導(dǎo)向分子的指引,,這種遷移的趨化性導(dǎo)向假說有助于科學(xué)家們更好的理解高度有序的皮層結(jié)構(gòu)是如何形成的,。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是神經(jīng)研究所的袁小兵博士,其早年畢業(yè)于華東師范大學(xué),,現(xiàn)任神經(jīng)所研究員和神經(jīng)回路實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人,。2007年蒲慕明和袁小兵聯(lián)合指導(dǎo)的研究生管沉冰等經(jīng)過五年的潛心研究,發(fā)現(xiàn)高度極性的神經(jīng)細(xì)胞在定向遷移過程中,,需要一種長(zhǎng)距離的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞過程,,協(xié)調(diào)神經(jīng)細(xì)胞的不同部位對(duì)外界導(dǎo)向信號(hào)的反應(yīng)。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(jīng)系統(tǒng)疾病是由于神經(jīng)細(xì)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(duì)神經(jīng)細(xì)胞遷移導(dǎo)向基本機(jī)制的研究將有利于人們對(duì)這類發(fā)育性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的認(rèn)識(shí)和防治,。
參與這一研究的還包括陳罡、司馬健和金明等,,該項(xiàng)研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院,、“973”計(jì)劃、重要科學(xué)研究計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)杰出青年基金及上海市啟明星計(jì)劃的資助,。
在這一新研究中,研究人員采用在體子宮內(nèi)基因電轉(zhuǎn)技術(shù),,以便可長(zhǎng)時(shí)程觀察一群皮層神經(jīng)元在體內(nèi)的遷移,,結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)體內(nèi)通過阻斷Semaphorin-3A的信號(hào)可以導(dǎo)致遷移的停滯并伴隨神經(jīng)元伸展方向的錯(cuò)亂。
體外實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性Semaphorin-3A的濃度梯度對(duì)于新生神經(jīng)元的正確遷移是必須的,,并且起吸引性導(dǎo)向作用,。這些研究首次證明了神經(jīng)元的放射狀遷移受胞外導(dǎo)向分子的指引。這種遷移的趨化性導(dǎo)向假說有助于更好的理解高度有序的皮層結(jié)構(gòu)是如何形成的,。
第二篇為來自西北大學(xué)芬堡醫(yī)學(xué)院(Northwestern University Feinberg School of Medicine,,生物谷注)神經(jīng)學(xué)系,喬治亞醫(yī)學(xué)院(Medical College of Georgia),,以及北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的研究人員解開了神經(jīng)突起誘向因子Netrin的信號(hào)通量中的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)制,,為進(jìn)一步研究軸突導(dǎo)向活動(dòng),以及細(xì)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(guó)西北大學(xué)神經(jīng)科教授兼中國(guó)北京生命科學(xué)研究所資深研究員,后者是美國(guó)西北大學(xué)神經(jīng)科學(xué)系教授,知名的華人女科學(xué)家(具體簡(jiǎn)介見后,,生物谷注),。
細(xì)胞遷移(cell migration)是炎癥反應(yīng)(inflammatory response)的必要組成部分,同時(shí)為防止細(xì)胞滲透到健康組織中,,對(duì)白細(xì)胞運(yùn)輸(leukocyte trafficking,,生物通注)過程進(jìn)行合適的調(diào)控。Netrins是與
層粘連蛋白相關(guān)的,、高度保守的小分子分泌蛋白家族成員,,在細(xì)胞遷移和軸突導(dǎo)向活動(dòng)中具有重要的作用,其同源物在多種模式動(dòng)物中均已發(fā)現(xiàn),。Netrins分為2個(gè)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(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)的過程中需要小GTP酶(GTPase,,生物通注):Rac1,然而目前在這一領(lǐng)域中,,Rac1如何在netrin途徑中受到調(diào)控仍然是一個(gè)謎,。
在這篇文章中,饒毅等人為解開這一謎團(tuán),,將目光聚焦到了一種稱為DOCK180的蛋白身上,,DOCK180蛋白可誘導(dǎo)細(xì)胞向正確方向遷移,是一個(gè)引導(dǎo)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(zhuǎn)移的藥物和治療關(guān)節(jié)炎和哮喘等免疫紊亂性疾?。ㄉ锿ㄗⅲ?。
經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn),研究人員將這種蛋白與netrin信號(hào)傳導(dǎo)聯(lián)系了起來,,發(fā)現(xiàn)了兩者關(guān)聯(lián)的證據(jù),。他們的實(shí)驗(yàn)表明Netrin能促進(jìn)一種包含有DOCK180蛋白和netrin受體(在結(jié)腸癌DCC中缺失,生物通注)的蛋白-蛋白相互作用復(fù)合物的形成,,同時(shí)抑制DOCK180蛋白會(huì)減少Rac1的活性——通過netrin作用,。
研究人員還發(fā)現(xiàn)在脊椎動(dòng)物神經(jīng)元中,DOCK180蛋白被敲除之后,,netrin誘導(dǎo)的軸突生長(zhǎng)和軸突導(dǎo)向(attraction)都會(huì)受到影響,,因此DOCK180在體內(nèi)扮演的角色就可以通過在神經(jīng)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(dǎo)神經(jīng)元對(duì)netrin-1的導(dǎo)向應(yīng)答(attractive responses,生物通注)中的重要作用,。
第三篇為來自美國(guó)國(guó)家神經(jīng)疾病與中風(fēng)協(xié)會(huì)的研究人員在突觸中發(fā)現(xiàn)GTP依賴性的快速和緩慢內(nèi)吞作用,,為研究神經(jīng)突觸信號(hào)傳導(dǎo)提供了重要資料。
領(lǐng)導(dǎo)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(xué),之后于貝勒醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)系獲得博士學(xué)位,,現(xiàn)為NIH NINDS研究員,。之前他曾在《Nature》上發(fā)表過有關(guān)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(diǎn),,獲得了業(yè)內(nèi)的關(guān)注,。