我国科研人员破解神经细胞身份密码形成之谜

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(记者刘晓静)神经细胞的识别码在科学领域一直是个谜。日前,上海交通大学的科研团队成功解开了这个谜团,这一发现有望应用于自闭症、精神分裂症等脑神经精神疾病的医学研究。这是上海交通大学今天(5日)早上的新闻。

目前的科学研究结果表明,精神分裂症、自闭症、抑郁症甚至脑瘤等严重的脑部疾病可能是由神经细胞中某些蛋白质表达的问题引起的。

所以,如果有办法知道基因是如何表达的,为什么它们会以这种方式表达,以及哪些基因在脑部疾病发生时会表达问题,那么它将在研究这类疾病的机制中发挥关键作用“对症下药”。

上海交通大学系统生物医学研究所吴强教授领导的科研团队于11月30日在顶级综合性国际学术期刊《美国科学院院刊》 PNAS发表了最新研究成果。通过模型神经细胞系,利用细胞发育系统生物学和基因组学技术,结合遗传学和生物化学方法,发现了钙粘蛋白表达调控的分子机制。

对此,PNAS国际评估专家表示,该研究提供了实验证据,揭示了不同神经细胞拥有不同“身份证号”的原因。这一调控机制对研究自然界其他基因表达调控领域具有指导意义。

上海交通大学系统生物医学研究所副所长王一煌告诉记者,对神经细胞“识别号”的进一步深入研究将有助于人们理解复杂神经网络的形成机制,促进脑肿瘤、精神分裂症和自闭症等脑部疾病发病机制的研究。在未来,科学家可能能够通过基因操作控制神经细胞“识别号”的产生,并将它们应用于转化医学,从而有益于人类健康。

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钙粘蛋白是分布在细胞膜表面的钙依赖性粘附分子。神经细胞如何识别和区分彼此并建立正确的直接联系取决于神经系统中称为钙粘蛋白的分子。原粘附素基因家族可以通过组合表达形成神经细胞的分子多样性,即神经元“识别号”的多样性,这有助于神经细胞相互识别和区分,从而在神经回路形成、学习和记忆等方面发挥重要作用。

如果有4个神经细胞ABCD。前钙粘蛋白分布在细胞表面,就像一条“链”,神经细胞通过它“连接”。但是为什么神经细胞甲和乙“连接”而不是甲和丙取决于细胞表面原钙粘蛋白基团的结合是否能“接吻”。原钙调蛋白是一种“神奇”的分子。一方面,协议调节蛋白组的不同组合为神经细胞设置一个识别码;另一方面,它的组合组将两个神经细胞“连接”在一起。

目前,国际上已经检测到神经细胞的识别码。如果是神经细胞甲,它的识别码是“”。这一步可以由国际学术界来完成,但为什么是“”,它的原则是什么?这在世界上仍然是一个谜,还没有开发出任何方法来破解这种身份代码的形成过程。

吴强教授的研究团队通过模拟神经细胞系,利用细胞发育系统生物学和基因组学技术,结合遗传学和生化方法,发现了钙粘蛋白表达调控的分子机制,最终解开了这个“谜”。

特约记者曹杰提供的信息