Cell：新信号通路填补神经元成熟机制空白（附原文）

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2013-06-23 来源：生物360 作者：koo! w- D2 X" j5 ^& z* D  H

4 Z" ~+ r% p; a6 N日前，斯克里普斯研究所（TSRI）的科学家们发现了建立神经元连接的一个新信号通路，填补了神经元成熟机制中的重要空白，这将帮助科学家更好地了解与脑发育障碍相关的疾病。/ R2 H- N! m8 f1 I$ P
在哺乳动物的大脑发育过程中，建立神经元连接是一个基本步骤。现在，科学家们发现了控制这一步骤的关键信号通路，并将其命名为“线粒体捕获”（mitochondrial capture）机制。科学家已经在一些孤独症患者体内，发现了涉及这一通路的突变。  M) n% {* |+ t; H/ d' n
研究人员致力于研究神经发育中的信号通路，特别是对新皮层（neocortex）。这一结构在哺乳动物的大脑中主要负责高级认知功能。在神经干细胞不对称分裂之后，新皮层神经元会移动到大脑的正确位置。随后，这些细胞的两端分别长出树突和轴突。2007年，这组研究人员发现，在这些未成熟的皮层神经元中，激酶 LKB1 给轴突生长提供了关键信号。$ @( G& b# t3 E$ i
现在，研究人员在这项新研究中发现， LKB1 在新皮层神经元的发育后期也至关重要，控制着神经元连接的建立（轴突末端分支与其它神经元的树突相连）。
; d" a+ h' G5 d研究人员在已经开始生长轴突的小鼠未成熟皮层神经元中，敲除了 LKB1 基因，结果导致轴突末端分支大大减少。研究人员表示，这一现象也得到了体外实验的验证，即过表达 LKB1 基因时，轴突分支显著增加。进一步的研究显示， LKB1 通过激活另一种激酶 NUAK1 ，来驱动轴突分支。3 ]' f8 ?/ u% s* `4 G+ }/ q5 q8 S
轴突中的微管是负责运输的微小轨道，这些微管会随着轴突的分支发生改变和延伸。研究人员发现，在缺乏 LKB1 或 NUAK1 的未成熟轴突中，延轴突的线粒体运输特别活跃。相反，当 LKB1 和 NUAK1 过表达时，线粒体几乎固定不动。而且 LKB1-NUAK1 信号对线粒体的捕获并不是随机的，这一机制在神经元形成突触连接时起作用。3 ]/ v: Q" }# ~; g9 l! [8 q
研究人员表示，当在皮层神经元中去除 LKB1 或 NUAK1 时，线粒体就不会出现上述停滞，所以研究人员认为 LKB1-NAUK1 信号通路，负责指定这些线粒体停止的位置。
( ?8 B3 g! I0 x2 Y3 ]/ v- a" ^研究人员指出，许多与发育有关的大脑疾病，都存在着神经元连接的异常，例如癫痫、孤独症和精神分裂症等。近期就有研究在一些孤独症儿童中，发现了与 NUAK1 有关的基因突变。) A/ Y" Z% c6 X( l' }/ ?3 b
这项研究首次明确，在皮层神经元建立连接的过程中， NUAK1 具有至关重要的作用。此外，在阿尔茨海默症和帕金森症等神经退行性疾病中，轴突的线粒体运输也受到了影响。9 S+ h. w! q. J5 o
原文检索：
; l2 }" d6 D9 |* j* iJulien Courchet, Tommy L. Lewis, Sohyon Lee, Virginie Courchet, Deng-Yuan Liou, Shinichi Aizawa, Franck Polleux. Terminal Axon Branching Is Regulated by the LKB1 - NUAK1 Kinase Pathway via Presynaptic Mitochondrial Capture. Cell, 20 June 2013; DOI: 10.1016/j.cell.2013.05.021; |- \6 G/ ^; b* ?! l' d
Daisuke Satoh, Silvia Arber. Carving Axon Arbors to Fit: Master Directs One Kinase at a Time. Cell, 20 June 2013; DOI:10.1016/j.cell.2013.05.047# g' J2 _! ]/ n
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