突觸連接在多細(xì)胞動物神經(jīng)回路中的分布規(guī)律大部分確立于胚胎發(fā)育期間，但是隨著生物體生長突觸分布如何被保存則一直沒有搞清,。在秀麗隱桿線蟲中進(jìn)行的一項(xiàng)研究如今揭示了神經(jīng)膠質(zhì)定位是胚后期發(fā)育期間突觸位置的一個關(guān)鍵決定因素,。
作者研究了線蟲神經(jīng)環(huán)中的一對中間神經(jīng)元——AIY神經(jīng)元,。在成年線蟲中,，這些神經(jīng)細(xì)胞表現(xiàn)出了突觸輸出的一種高度保全模式,。通過監(jiān)測綠色熒光蛋白標(biāo)記RAB3（GFP-RAB3，一種突觸前標(biāo)記）的位置,，作者發(fā)現(xiàn),，這種突觸前分配僅在孵化后便已經(jīng)存在于線蟲幼體中,；就是說,，它在胚胎發(fā)育中就被奠定了，并且隨著蠕蟲的生長而保持,。
在一個正向遺傳學(xué)篩查中,，作者分離了一個線蟲突變系，其在AIY神經(jīng)元中對突觸分布的維持在生長過程中被打亂：成熟突變線蟲——而非突變幼蟲——在這些細(xì)胞中表現(xiàn)出了異常的GFP-RAB3定位,。他們發(fā)現(xiàn),，這些線蟲在一種之前未命名的基因——他們將其稱為cima-1（為了回路維護(hù)）——中具有一種功能缺失的突變。CIMA-1對于溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)唾液蛋白表現(xiàn)出了序列同源性,。
CIMA-1從胚胎形成到成年期都有表達(dá),。在成年線蟲中，CIMA-1大部分發(fā)現(xiàn)于表皮細(xì)胞但在神經(jīng)元或神經(jīng)膠質(zhì)中卻沒有表達(dá)，并且這種蛋白質(zhì)在表皮細(xì)胞中的定向表達(dá)在突變線蟲中拯救了異常的突觸前表型,。這意味著表皮CIMA-1在AIY神經(jīng)元的生長期間對于突觸前分布的保持是至關(guān)重要的,。
腹側(cè)鞘細(xì)胞（VCSC）是膠質(zhì)細(xì)胞，位于表達(dá)CIMA-1的表皮細(xì)胞和AIY神經(jīng)元之間,。在成熟的cima-1突變線蟲中——但非突變幼蟲,，CIMA-1的缺失與VCSC向AIY神經(jīng)元區(qū)域的反常擴(kuò)大過程有關(guān)，這些區(qū)域通常無法接觸到這些神經(jīng)膠質(zhì),，并且表皮細(xì)胞中的定向CIMA-1表達(dá)逆轉(zhuǎn)了這一表型,。有趣的是，在VCSC過程位置與AIY神經(jīng)元突觸前位置之間存在一種強(qiáng)烈的時空關(guān)聯(lián),，并且切除VCSC顯著抑制了突變線蟲中的反常突觸前表型,。因此這些發(fā)現(xiàn)表明，表皮CIMA-1通過調(diào)節(jié)VCSC形態(tài)來維持突觸分布,。
更進(jìn)一步的遺傳篩查揭示,，在cima-1突變線蟲中觀察到，一個功能缺失突變影響的一個隔離的EGL-15(EGL-15(5A))——這是纖維母細(xì)胞生長因子受體的線蟲同族體——抑制了突觸前分布以及神經(jīng)膠質(zhì)缺陷,，并且EGL-15(5A)在這些雙突變的表皮細(xì)胞中的表達(dá)恢復(fù)了異常的突觸前分布,。此外，功能缺失的cima-1突變增加了表皮細(xì)胞中的EGL-15(5A)水平,，并且在野生型線蟲的表皮細(xì)胞中過度表達(dá)的EGL-15(5A)導(dǎo)致了突觸保持以及VCSC缺陷,。
總的來看，這些發(fā)現(xiàn)表明,，CIMA-1反向調(diào)節(jié)了線蟲生長過程中表皮細(xì)胞中的EGL-15(5A)水平,。作者指出，這降低了表皮細(xì)胞-神經(jīng)膠質(zhì)粘附,，并因此使得神經(jīng)膠質(zhì)能夠被適當(dāng)?shù)胤胖?，從而隨著動物生長，在AIY神經(jīng)元中保持突觸前分布（生物谷Bioon.com）,。
生物谷推薦的英文摘要
Nature doi:10.1038/nrn3571
Staying connected during growth
Darran Yates
The distribution of synaptic connections in neural circuits in metazoans is largely established during embryonic development,， but how synaptic distribution is preserved as an organism grows has been unclear. A study in Caenorhabditis elegans now reveals that glial positioning is a key determinant of synapse location during postembryonic growth.
