Neurexin控制小脑颗粒细胞,提供洞察自闭症,精神分裂症的机制
Neurexin,与神经发育障碍有关,生存是一个重要的分子的小脑的神经细胞被称为小脑颗粒细胞。一项新的研究显示neurexin调节突触的独立生存的小脑颗粒细胞,神经细胞连接。Neurexin组织生成的自分泌部长机械必不可少的小脑颗粒细胞生存和本研究为未来的研究阐明神经回路的形成机制与神经发育障碍,如自闭症和精神分裂症。
一个研究小组由武Uemura副教授和教授Katsuhiko Tabuchi信州大学的阐明一个新的分子机制,控制大脑的生存神经细胞。Neurexin,细胞粘附分子在突触前终端与神经发育障碍,诱发突触发生通过绑定到突触的突触后细胞粘附分子的终端。这是一次跨膜蛋白,有三个基因(neurexins 1、2、3)哺乳动物。Neurexin本地化的突触前终端与细胞粘附分子如Cbln1-GluD2和neuroligin局部诱导突触的突触后终端形成。突触神经细胞之间传递信息。兴奋性突触的神经细胞轴突(突触前终端)形成的网站输入对突触后细胞的树突棘。这种形成的障碍被认为是参与精神分裂症和自闭症的发展。
Tabuchi Uemura副教授和教授的研究小组分析的功能neurexin使用转基因小鼠小脑颗粒细胞。有四种类型的神经营养因子,分泌蛋白质,包括脑源性神经营养因子。脑源性神经营养因子释放细胞外地参与神经细胞的存活和分化和调控突触功能的高亲和性受体TrkB绑定。这也是认为与神经精神障碍如抑郁症和精神分裂症。
小组发现这种机制中扮演着重要的角色在小脑颗粒细胞的生存,小脑皮层的神经细胞存在。平行纤维、小脑颗粒细胞的轴突,在远端形成兴奋性突触小脑浦肯野细胞的树突。这项研究的结果将有助于阐明大脑中的神经回路的形成机理和对未来研究孤独症等神经发育障碍有关。这项研究的结果发表在《华尔街日报》的在线版本细胞的报道2022年4月5日。
神经细胞之间的突触连接的一个关键步骤在大脑的形成和发展。引起的突触发生是细胞粘附分子的结合称为突触组织者出席了轴突和树突终端。Neurexins突触组织者是主要存在于神经轴突。到目前为止,研究的副教授Uemura集团,在小脑,neurexins小脑颗粒细胞的轴突(平行纤维)形成一个复杂的并行fiber-Purkinje Cbln1-GluD2诱导和维持细胞突触。虽然是表明,突触形成诱导,的细节neurexins在小脑颗粒细胞的生理作用是不清楚。
在哺乳动物中,neurexin有三个基因(neurexin 1、2、3)。为了澄清neurexin cerebellar-granule细胞的作用,生成的组转基因老鼠,同时删除所有的三个基因neurexin专门为小脑颗粒细胞使用Cre-loxP重组系统。Cre-loxP系统是Cre重组酶的bacteriophage-derived酶承认一双34-base DNA序列,导致DNA重组两loxPs之间。当一个地区的一个任意的基因是夹在两个loxP序列和Cre允许重组酶,loxPs之间的DNA序列是切除,导致基因缺失。
跨越一个鼠标表达Cre重组酶特别是在小脑颗粒细胞用鼠标的三个基因neurexin夹在loxP序列,所有neurexin 1, 2, 3基因专门在小脑颗粒细胞中删除。在这种转基因老鼠,小脑萎缩导致细胞死亡的小脑颗粒细胞与发展,这是发现neurexin生存是一个重要的分子的小脑颗粒细胞(图1)。neurexin要求细胞生存也在培养的小脑颗粒细胞中复制。在培养的小脑颗粒细胞缺乏neurexin,行动potential-induced钙流入到轴突减少,脑源性神经营养因子的分泌减少。还发现,细胞死亡是通过添加脑源性神经营养因子的改善。虽然很少培养的小脑颗粒细胞形成突触,众所周知,有静脉曲张的轴突和突触前终端的结构包含许多突触囊泡。发现neurexin缺不正确地创建这个突触前终端的结构。这表明neurexin组织机制中发挥着重要作用神经营养因子从轴突释放,这是至关重要的独立生存的小脑颗粒细胞的突触(图2)。
这项研究中,研究小组的教授和副教授Uemura Tabuchi阐明大脑通过神经网络形成的基本原理说明突触之间的细胞粘附分子的功能。通过澄清neurexin在小脑颗粒细胞的作用,对基本原理的理解进一步先进。Neurexin报道与孤独症等神经发育障碍有关,和这项研究的结果将有助于阐明神经回路的形成机制和未来的相关研究神经发育障碍如自闭症,抽动症和精神分裂症。
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