遗传发育所神经突触发育研究取得新进展

2010-9-10 10:31 来源: 中国科学院
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  神经突触是神经元之间进行信息交流的特化结构。长期以来,神经突触的发育与重塑是神经科学研究的核心科学问题。突触重塑是生物个体发育过程中神经环路的形成以及生物对生理和(或)环境变化的适应过程中普遍存在的生物学现象。同时,突触重塑的异常会导致许多重要的神经疾病。然而,我们对突触重塑的分子和细胞机理的认识却非常有限。

  果蝇是研究神经发育机制的重要模式动物。在果蝇的变态发育过程中,神经肌肉突触发生大规模的、剧烈的形态和结构变化并最终重塑成成虫特异的突触。中国科学院遗传与发育生物学研究所张永清研究组结合免疫荧光技术、活体成像术、电镜技术以及分子遗传操作技术等,系统地研究了果蝇变态过程中神经肌肉突触重塑的分子和细胞生物学机制。

  研究表明,神经肌肉突触清除时,突触后骨架蛋白Disc Large首先开始扩散并最终消失,同时突触后谷氨酸受体分布面积扩大。电镜结果显示,突触后网状结构也发生空泡化并最终解聚。而突触前结构的拆装比突触后结构清除晚约1个小时,主要表现为突触前伪足样结构形成,突触囊泡的聚集和回运。组织特异性基因操作的分析结果表明,抑制突触后肌肉中蜕皮激素、细胞凋亡及蛋白酶体通路能同时延缓突触前后结构的清除,而抑制突触前运动神经元中蜕皮激素、细胞凋亡及蛋白酶体通路仅能部分延缓突触前结构的清除过程,而不能延缓突触后结构的清除。上述结果表明,突触后结构对突触清除过程起关键作用。该研究揭示了突触清除的分子细胞机制,并建立了一个新的研究突触清除的模式体系。

  该研究结果发表于最近一期的国际主流神经生物学杂志The Journal of Neuroscience。本研究得到了中国科学院,国家自然科学基金委和科技部项目的资助。