研究发现新信号通路填补神经元成熟机制空白
Scripps研究所(TSRI)的神经学家们，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，文章于六月二十日发表在Cell杂志上。这项研究能够帮助人们更好的理解，一些与大脑发育有关的疾病。
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。“人们已经在一些孤独症患者体内，发现了涉及这一通路的突变，”领导这项研究的Franck Polleux教授说。
Polleux教授致力于研究神经发育中的信号通路，他对新皮层(neocortex)特别感兴趣。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。Polleux教授及其同事发现，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，这项发表于2007年的研究受到了广泛的引用。
现在，研究团队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)。
“我们进行了小鼠实验，在已经开始生长轴突的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，”文章的第一作者Julien Courchet说。“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。
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。
“当我们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，”文章的共同第一作者Tommy Lewis说。“我们认为，LKB1-NAUK1信号通路，负责指定这些线粒体停止的位置。”Polleux说。
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。“我们的研究首次明确，在皮层神经元建立连接的过程中，NUAK1具有至关重要的作用。” Polleux说。他还强调，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。
