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保持對稱是發(fā)育過程中的一個重要問題,。就像胚胎一樣,，大腦,、脊髓和機體的許多部分需要生長成為左右相同的兩個等分。但神經(jīng)細胞比較特別,，它們常常需要從機體一側(cè)跨越到另一側(cè),，將特定大腦區(qū)域的指令傳達到對側(cè)的肢體。現(xiàn)在,，一項新研究揭示了信號分子為神經(jīng)元指引方向的具體機制,，文章發(fā)表在上周的Science雜志上,。
神經(jīng)元的軸突具有特殊的受體，專門感知引導神經(jīng)元生長的化學信號,。Memorial Sloan Kettering癌癥中心和洛克菲勒大學的研究人員對軸突導向因子Netrin-1進行了深入研究,，揭示了它與特定受體相互作用的具體機制。
“在軸突的發(fā)育過程中,，神經(jīng)元表面會形成關(guān)鍵的復合物,，確保軸突向正確的方向生長。現(xiàn)在,，我們獲得了這一復合體的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),，”Memorial Sloan Kettering癌癥中心的結(jié)構(gòu)生物學家Dimitar Nikolov說。“了解這一信息,，可以幫助我們更好的理解神經(jīng)回路的形成,，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)新藥治療脊髓或腦部損傷。”
此前洛克菲勒大學的Marc Tessier-Lavigne教授曾發(fā)現(xiàn),，在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中,，信號分子Netrin-1能夠通過吸引和排斥指引神經(jīng)元的軸突生長，這一信號對于軸突導向和神經(jīng)元遷移非常關(guān)鍵,。（延伸閱讀：Nature重大成果：新技術(shù)展現(xiàn)透明的完整大腦）
為了進一步解析這一重要信號分子的作用機制,，Nikolov實驗室的Kai Xu等人通過X射線成像技術(shù)獲得了Netrin-1的蛋白結(jié)構(gòu)。研究顯示,，Netrin-1兩端有兩個不同的結(jié)合位點,，可以同時與不同受體結(jié)合。在此基礎(chǔ)上,，Netrin-1能夠以不同的方式影響表達不同受體組合的神經(jīng)元,，Nikolov說。
人們已經(jīng)知道,，連合神經(jīng)元（commissural neuron）通過DCC受體感知Netrin-1,。而這項新研究指出，與DCC結(jié)構(gòu)相似的Neogenin也是哺乳動物的一種Netrin-1受體,。這兩種受體共同起作用,，為連合神經(jīng)元的生長指引方向。
一側(cè)大腦對另一側(cè)機體的運動控制,，依賴于連合神經(jīng)元的功能。如果DCC的編碼基因發(fā)生突變,，就會干擾整個控制系統(tǒng),，導致與鏡像運動有關(guān)的疾病。這種疾病的患者不能單獨移動一側(cè)肢體,，當患者一側(cè)肢體作隨意運動時,，另一側(cè)肢體幾乎同時出現(xiàn)相同的不隨意運動,。 
DCC和neogenin屬于剪切異構(gòu)體，二者雖然有一定的結(jié)構(gòu)差異,，但都能與Netrin-1結(jié)合,。信號分子可以通過這兩種受體，實現(xiàn)多樣化的調(diào)控效果,。
聯(lián)川生物宏基因組16S rDNA測序升級,，*，索取詳細資料可以幫助人們更加深入的理解神經(jīng)元連接的形成,，及其相關(guān)故障發(fā)生時的致病機理,，” Tessier-Lavigne說。