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Science:神经元连接关键分子

摘要 : 11月20日,《Science》杂志上发表洛克菲勒大学研究人员Alexander Jaworski发表的文章,研究揭示了大脑引导神经元轴突跨越脊髓中线的分子机制。

 11月20日,《Science》杂志上发表洛克菲勒大学研究人员Alexander Jaworski发表的文章,研究揭示了大脑引导神经元轴突跨越脊髓中线的分子机制。这项研究不仅解决轴突导向的一个基本问题,还有助于修复中枢神经系统的损伤,了了解轴突引路的重要线索。阐明神经元连接的形成,利于研发修复神经的新疗法。

之前的研究工作显示,神经元的Robo3受体是引导轴突跨越脊髓中线的关键。该受体通过促进Netrins(轴突吸引因子)活性和阻断Slits(轴突排斥因子)活性起作用。现在研究人员鉴定了引导轴突的新信号分子,并将其命名为“NELL2”。NELL2存在于发育中的脊髓,它与Robo3受体结合之后,神经元轴突就会绕道而行。这种蛋白相当于在轴突生长的路径上树立“禁止入内”的指示牌。

研究人员指出,表达Robo3受体使神经元根据以下规则延伸轴突:走向Netrin所在的地方,忽略Slit的排斥信号,绕开NELL2代表的禁区。

这项研究是在小鼠脊髓的模式系统中进行的。脊髓和大脑一样也分为左右两侧,跨越中线的轴突可以将两边桥接起来,这种连接是非常重要的。缺乏Robo3会造成一种罕见的人类疾病,患者的眼睛不能左右移动,Jaworski说。这种移动需要眼睛一边的肌肉收缩,另一边的肌肉放松。Robo3乏缺使患者没有跨越后脑中线的轴突,导致信号不能传递到另一边,结果眼睛两边的肌肉只能一起收缩。

下一步,研究人员希望明确NELL2是否也在大脑中起到类似的作用。人们一直希望在大脑损伤或退化后引导神经重新生长。然而,仅仅植入一些干细胞并使其分化为神经元可能远远不够。实现真正的神经修复,人们还需要提供基本神经发育所需的信号和指令,这项研究为此奠定了基础。

原文链接:

Operational redundancy in axon guidance through the multifunctional receptor Robo3 and its ligand NELL2

原文摘要:

Axon pathfinding is orchestrated by numerous guidance cues, including Slits and their Robo receptors, but it remains unclear how information from multiple cues is integrated or filtered. Robo3, a Robo family member, allows commissural axons to reach and cross the spinal cord midline by antagonizing Robo1/2–mediated repulsion from midline-expressed Slits and potentiating deleted in colorectal cancer (DCC)–mediated midline attraction to Netrin-1, but without binding either Slits or Netrins. We identified a secreted Robo3 ligand, neural epidermal growth factor-like-like 2 (NELL2), which repels mouse commissural axons through Robo3 and helps steer them to the midline. These findings identify NELL2 as an axon guidance cue and establish Robo3 as a multifunctional regulator of pathfinding that simultaneously mediates NELL2 repulsion, inhibits Slit repulsion, and facilitates Netrin attraction to achieve a common guidance purpose.

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