神经生物学家识别广泛使用的大脑突触背后组装和稳定力量

在大脑和神经系统的其他部分,神经元之间的突触联接的要点在(神经细胞)在关键的信号传输。更具体地说,“glutamatergic”突触是'“兴奋性”神经元突触连接,使用相互激活,已知有广泛的大小和形状的多样性。

长期缺失的拼图的突触已经解释了如何组装和维护glutamatergic突触,导致进一步质疑一个共同发展的机制,或途径,甚至是大量存在,许多类型的glutamatergic突触。

加利福尼亚圣地亚哥大学的科学家已经拼凑的机制似乎填补这个缺口在神经生物学的知识。

博士后学者曰禁令,伊敏邹教授和他们的同事提供有前景的新证据在《华尔街日报》10月6日科学的进步“平面细胞极性,”或卡式肺囊虫肺炎,一个强大的信号通路,沿平面系统的分化细胞和组织的组织,是一种广泛使用的机制的形成和维护大量的突触。

“本文主要结论之一是,平面细胞极性通路负责的形成和维护一个非常大的多数glutamatergic突触,“邹说。“建立在先前的研究中我们最初显示的功能的卡式肺囊虫肺炎信号通路在突触的形成,这篇文章进一步凸显了这个通路的重要性在控制突触数量的发展和成熟的大脑。”

在新的研究中,邹实验室专注于关键的角色卡式肺囊虫肺炎组件称为刺痛,在老鼠特性四个家庭成员。Prickle1和Prickle2专门淘汰后海马和前额叶皮层,研究人员发现70 - 80%减少glutamatergic突触的数量。当这些基因被删除在早期发展,70 - 80%的突触未能形成。这些基因在成年后删除时,70 - 80%的突触就消失了。

进一步探索如何刺调节突触数字,生成的邹实验室老鼠Prickle2模仿人类的变异,这是导致自闭症。这些老鼠表现出减少或推迟在突触的形成和高减少突触的关键蛋白质的量,如谷氨酸受体,离子通道检测谷氨酸释放从突触前神经元激活突触后神经元。这些结果表明,一些Prickle2突变的可能呈现突变Prickle2蛋白质低效率的装配突触或招聘的关键蛋白质必不可少的突触的功能。这些突变的机制提供有价值的进展进一步解剖突触的形成和维护。

在这项研究中,研究人员发现,Prickle2促进突触的形成和作为一个稳定的关键力量蛋白质复合体卡式肺囊虫肺炎形成的蛋白质,把两个神经元的突触。突变引起刺痛蛋白质无法稳定这种蛋白质复杂。

“这项研究的另一个主要结论是,卡式肺囊虫肺炎细胞间复杂的蛋白质的稳定性,我们最近发现的关键突触的形成和维护,由刺痛,“邹说。“知道卡式肺囊虫肺炎复杂调节突触形成和维护铺平了道路理解许多重要的生理和病理过程,包括突触数量的变化。例如,刺痛的功能可能包括在病理条件下,从而导致突触神经退行性疾病或其他疾病的不稳定性。”

“我们曾发现另一个卡式肺囊虫肺炎蛋白质,称为Vangl2,撼动突触,“邹说。“在这里,我们表明,刺对抗Vangl2机制,我们仍在试图发现。因此,我们的神经突触的控制下不断稳定和不稳定的力量,这是我们的大脑的部分原因,或者至少是其中的一部分,经历不断变化。”(See attached figure adapted from Yue et al, Science Advances, 2021).

邹和他的同事们现在认为这种细胞间复杂的卡式肺囊虫肺炎蛋白质本质上是不对称的,提供关键方向信号极化信息连接。这就是卡式肺囊虫肺炎信号引入了极性细胞和组织。在邹实验室研究人员获得的证据表明,这种复杂的桥接两个神经元的不对称可能会导致突触前和突触后复合物的组装不对称突触,并最终决定了神经信号流的方向,神经元的一个基本特征突触。

“这是第一次通路控制突触结构和突触传递的方向已经确定,“邹说。

博悦禁令,Ting Yu,夏洛特•洛伦兹克莱顿Xiaojia Wang贝克和伊敏邹的作者科学的进步研究。