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
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& b0 O5 p; i  Z2 y! }8 S( h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。
% n( x7 l+ m4 f. g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。8 D0 C9 Z; g) c' f/ I" O& {
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。& Y4 ?" L# d; S- C; ]  i6 p
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）。
9 B3 g1 w( [' ^( c% D/ a6 d: z: c- o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。9 p. b% {% x! L% X, X; z& b
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。
: S9 }; [  P, S5 t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。" [, Q, ]: ~" ]6 c
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。: X- y4 t! g5 q1 U
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。
# I7 l/ D! L. o# D+ o3 _7 e6 l3 [原文检索：, g* T: ?4 Z9 V8 X5 H
Julien 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. \# P0 l; J" |" P; c
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$ J! |+ n2 e; e% o
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