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揭示控制神經(jīng)元細(xì)胞成熟的特殊發(fā)育剪接程序
點(diǎn)擊次數(shù)：1444 發(fā)布時(shí)間：2018-7-26
腦中的神經(jīng)元細(xì)胞能夠通過傳遞電信號(hào)或“引燃”動(dòng)作電位來實(shí)現(xiàn)彼此之間的交流，而這一交流過程需要通過軸突和樹突來實(shí)現(xiàn),，而傳遞電信號(hào)的這種能力常常是在神經(jīng)元發(fā)育和成熟過程中來獲得的,，然而指導(dǎo)這一復(fù)雜過程的分子機(jī)制目前研究人員并不清楚。為了揭示控制神經(jīng)元發(fā)育的復(fù)雜機(jī)制,，來自哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的研究人員對(duì)一種名為選擇性剪接的分子調(diào)節(jié)機(jī)制進(jìn)行了相關(guān)研究,，相關(guān)研究成果刊登于
選擇性剪接是一種能通過連接不同組合的編碼片段來產(chǎn)生多個(gè)轉(zhuǎn)錄本的過程，這一過程在神經(jīng)發(fā)育過程中具有高度動(dòng)態(tài)性,，主要表現(xiàn)為在成千上萬個(gè)基因中能夠?qū)崿F(xiàn)戲劇性的切換,，從而就能產(chǎn)生特殊發(fā)育階段所需要的一套蛋白質(zhì)產(chǎn)物。選擇性剪接的關(guān)鍵調(diào)節(jié)子就是Rbfox家族蛋白,，其在神經(jīng)元中非常豐富，此前研究人員將這種家族蛋白同多種神經(jīng)發(fā)育障礙相聯(lián)系,，比如自閉癥,、精神分裂癥和癲癇癥等。
這項(xiàng)研究中,，研究人員通過研究發(fā)現(xiàn),，Rbfox基因的缺失會(huì)誘發(fā)胚胎樣的剪接程序，更重要的是,，研究者還發(fā)現(xiàn)軸突起始片段（AIS）的裝配會(huì)被明顯打斷,，AIS是軸突近心端的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其對(duì)于離子通道簇以及神經(jīng)元引發(fā)動(dòng)作電位非常重要,；健康的神經(jīng)元需要?jiǎng)幼麟娢粊砼c其它細(xì)胞進(jìn)行交流,，研究者指出，Rbfox基因能夠控制錨定蛋白G基因（Ankyrin-G gene）的剪接,，從而編碼AIS中的互動(dòng)中心蛋白質(zhì),，同時(shí)，該基因小片段發(fā)生的剪接改變還能使其無法完成組裝AIS的正常功能,，這或許是因?yàn)锳IS中錨定蛋白G基因的干擾和異常積累所致,。
研究者Zhang表示,，我們都知道，Rbfox對(duì)于控制RNA剪接非常重要,，但我們并不理解其為何會(huì)促成神經(jīng)元的成熟,，以及其會(huì)控制哪種特殊的細(xì)胞表型；如今我們發(fā)現(xiàn)了一種重要的表型,，這就能幫助我們理解神經(jīng)元興奮性是如何被控制的,，神經(jīng)元能通過“引燃”動(dòng)作電位來溝通交流，如果該過程被干擾,，神經(jīng)元或許就無法合適地發(fā)揮自己的角色了,。
動(dòng)作電位也被稱之為神經(jīng)脈沖，其是我們大腦向器官和肌肉所發(fā)送的電信息,，比如,，大腦中的神經(jīng)能夠通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞動(dòng)作電位，促進(jìn)機(jī)體的手臂肌肉收縮以便讓我們能夠拿起物品,。此外本文研究中,，研究人員還發(fā)現(xiàn)很多包含Rbfox的突觸、細(xì)胞支架及膜蛋白都能調(diào)節(jié)可變外顯子,，Rbfox蛋白能被動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)來影響神經(jīng)元活性和損傷,，而且其在成年人神經(jīng)系統(tǒng)的損傷修復(fù)及神經(jīng)元可塑性的調(diào)節(jié)過程中扮演著關(guān)鍵的角色。
在哺乳動(dòng)物機(jī)體中,，Rbfox蛋白主要是由三個(gè)單獨(dú)的基因來制造,，這些基因彼此之間都是多余的，由于這種多余性的存在,，因此目前研究人員仍然無法實(shí)現(xiàn)在體內(nèi)對(duì)Rbfox蛋白進(jìn)行研究,，為了克服這一挑戰(zhàn)，研究人員與擅長基因工程技術(shù),、基因組分析的科學(xué)家們通力合作,，終闡明了Rbfox在控制神經(jīng)元成熟過程中所扮演的角色。本文研究發(fā)現(xiàn)或能幫助研究人員在選擇性剪接的水平下理解啟動(dòng)并傳播神經(jīng)元?jiǎng)幼麟娢坏姆肿訖C(jī)制,。