庄小威团队最新《Science》，揭示钙信号揭开膜骨架的动态秘密

yinfuhua

1 I- ^7 z9 k' w4 G3 d5 K& d5 T
# u0 e; |: X; d) s
庄小威团队最新《Science》，揭示钙信号揭开膜骨架的动态秘密
$ y- m% B! ~$ D1 y) q1.        神经元膜骨架
: l3 `. E1 N" \% q2.        MPS重塑
' T! d/ t7 R! U$ P8 L% I  L3.        蛋白激酶C (PKC)$ N1 l! Y: Z$ ]2 G( V
来源：iNature 2026-01-16 10:45- h8 Z$ ?6 ]. ^4 j( w4 {9 b
该研究使用活细胞超分辨率成像，发现MPS的动态，在轴突中进行局部拆卸和重组，强调了动态膜骨架结构在神经元功能中的重要性。
! t7 V9 _- E, `; l8 \神经元膜骨架采用周期性晶格结构，其中肌动蛋白丝由内收蛋白（adducin）和原调节性蛋白（tropomodulin）覆盖，形成环状结构，沿神经突由spectrin蛋白四聚体连接。这种膜相关周期性骨架（MPS）对许多神经元功能都很重要。* o/ y% ?2 {! v
2025年8月7日，哈佛大学庄小威团队在Science 在线发表题为The membrane skeleton is constitutively remodeled in neurons by calcium signaling的研究论文，该研究使用活细胞超分辨率成像，发现MPS的动态，在轴突中进行局部拆卸和重组。/ a. t) F0 a3 x
MPS重塑是由钙信号驱动的，通过蛋白激酶C介导的内缩蛋白磷酸化导致肌动蛋白环不稳定，并通过钙蛋白酶（calpain）降解spectrin蛋白。Formin是一种肌动蛋白成核和聚合酶，在MPS重塑和维持中起双重作用。MPS重塑通过神经元活动增强，并在功能上促进内吞作用。总之，该研究结果强调了动态膜骨架结构在神经元功能中的重要性。& K. ~3 K$ A$ \- c$ L) d
5 m8 I& b' N1 x
超分辨率成像显示，神经元的膜骨架采用周期性结构，肌动蛋白丝在神经突周围形成均匀间隔的环，相邻的环由spectrin蛋白四聚体连接。这种高度组织化的网络被称为膜相关周期性骨架（MPS），存在于不同的神经细胞类型中，并在动物物种中保守。它在多种神经元功能中发挥重要作用，从作为信号平台到为轴突提供机械支持。
6 F. E4 J+ t) h, {& c  J! e该研究使用活细胞结构照明显微镜（SIM）来探索MPS的动力学以及这些动力学如何促进神经元的基本功能。该研究发现MPS表现出广泛的动态，即使在没有外部刺激的情况下，该区域也会经历拆卸和重组的循环。为了确定是什么驱动了这些动态，该研究检测了多种细胞内途径，发现MPS重塑是由钙信号激活的一连串酶促过程驱动的。, y  w1 L2 t2 j9 ~
# [8 m: {' w6 b4 Y
MPS在神经元中经历了动力学变化（图源自Science ）
6 f$ A' Z7 b" a  a* r! j1 A& w特别是，Ca2+内流激活蛋白激酶C (PKC)，导致肌动蛋白封顶蛋白内收蛋白（adducin）磷酸化，进而破坏肌动蛋白环的稳定性，促进MPS的分解。此外，Ca2+激活蛋白酶，钙蛋白酶（calpain），降解spectrin。
) Q5 B; T0 O6 l3 I  l5 O" K# a肌动蛋白聚合的调节因子Formins也有助于这些动力学，可能通过从肌动蛋白环上取代内收蛋白，导致MPS不稳定。这些动态被神经元活动增强，在功能上发现MPS动态促进轴突的内吞作用。这些结果表明，MPS的存在可以抑制需要膜接触或变形的细胞过程，必须暂时和局部去除以促进这些过程，而不损害MPS执行其他功能的能力。
% S" e0 ?1 L/ p% y) o总之，该研究结果揭示了MPS的动力学，它涉及到一个明显稳定的支架的反复局部拆卸和重建。MPS动力学由Ca2+信号驱动，触发涉及多种途径的级联事件。这些动力学促进了内吞作用和可能需要膜进入或变形的其他功能。MPS动力学还可以通过调节膜受体的可用性来调节膜上的信号传导。MPS重塑和神经元活动之间的相互作用的充分理解仍然是一个悬而未决的问题。
5 Y, |" r+ j; D( s参考消息：
2 e: S/ K) o0 |/ i+ B6 C" Nhttps://www.science.org/doi/10.1126/science.adn67121 Y. Z5 C# B% j
$ n# ]; R$ i8 D- {