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：koo4 _& ]; G# K" S/ B2 R9 w' a

7 E6 q. T! T" B0 ^3 \$ v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。
  Y/ o4 U7 J' Q4 }$ n; s+ s8 c. C  _; Q# R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。
4 u7 A: q) a2 x5 U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。& L, H2 {' a: B9 V5 J4 O
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）。" M' V$ J$ \5 i; }3 n
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 D$ O3 U1 q( y# [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。
/ H# ]1 V3 Q' x" ]- Z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。
# [$ e% S0 r! b3 y: k- U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。/ s, L$ _$ a! x0 ^) z* @
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。! c1 _: l9 E4 i- X7 c% j/ b
原文检索：
# p/ _( A, M+ q+ t! TJulien 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( G2 a, S7 `( y0 A8 R, z* P% {
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: w+ y5 B0 E) o$ _( {
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