樹苗不修剪，難成棟梁材，因此對于園丁來說，樹木只有定期修剪，去掉某些枝條，剩下的才能長得更好。同樣在發(fā)育期間，神經(jīng)元生長與修剪也是必需的，來自Salk生物科學研究所的Rusty Gage等人發(fā)現(xiàn)成體小鼠中新生成的大腦細胞，之后會得到修剪。
這一研究成果公布在5月2日的Nature Neuroscience雜志上，研究人員觀測了成體小鼠海馬齒狀回（dentate gyrus）中樹突生長的過程，發(fā)現(xiàn)了這一奧秘。
“這項研究成果令人感到驚訝，這些細胞最初生長的很快，變得很大，但經(jīng)過修剪之后就會變得和其它細胞一樣了”，文章另外一位作者Tiago Gonçalves 說。
大腦是一個神奇的器官，其中約有1000億個神經(jīng)元，平均每個神經(jīng)元又與其他神經(jīng)元形成約1000個被稱為“突觸”的聯(lián)接節(jié)點，這些神經(jīng)元在發(fā)育過程中會被加工，在發(fā)育早期，樹突棘與突觸數(shù)目快速增加，形成功能性神經(jīng)網(wǎng)絡。神經(jīng)網(wǎng)絡的復雜度達到一定程度后，必須像修剪枝葉一樣進行優(yōu)化，才能達到最佳的信息傳遞與儲存效果。神經(jīng)環(huán)路的這種精確化過程主要在青春期進行，表現(xiàn)為樹突棘數(shù)目總體減少，而不是增多。比如，自閉癥患者的樹突棘，成年期相比幼年期結束時減少了，但因修剪存在缺陷，數(shù)目總體上仍高于普通人群。
在這篇文章中，研究人員為追蹤了新生神經(jīng)元，用綠色熒光蛋白 (GFP)標記細胞，將玻璃觀測平臺植入到大腦中，從而在長達幾個星期的時間里標記觀測細胞。在GFP標記三個星期后，研究人員發(fā)現(xiàn)細胞分支越來越多，達到頂峰，之后又回落到了一個穩(wěn)定的水平。
雖然動物細胞接觸到了富集環(huán)境，最初會產(chǎn)生更多的樹突分支，但是機體也不會放任其繼續(xù)“瘋長”，這些細胞會被修剪，變成了正常水平。
“因此我們的發(fā)現(xiàn)指出發(fā)育DGSs（齒狀回細胞）中的樹突會維持一種穩(wěn)態(tài)，抵消了過度生長，成為了正常的細胞，”作者寫道。
神經(jīng)元修剪機制復雜，此前來自霍德華休斯醫(yī)學院，加州大學舊金山分校等處的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種關鍵酶：含纈酪肽蛋白在神經(jīng)元樹突修剪過程中的重要作用。
研究人員發(fā)現(xiàn)一種稱為含纈酪肽蛋白(valosin-containing protein,VCP)的泛素依賴性ATP酶，如果被抑制，或者被突變，就會導致mRNA代謝過程出現(xiàn)特殊異常，而且這種蛋白的作用也與樹突修剪有關，由于VCP在人體內(nèi)的同系物與神經(jīng)退行性疾病有關，因此這一發(fā)現(xiàn)也有助于解析此類疾病的病理機制。
更為重要的是，VCP是一種廣泛存在的膜結合糖蛋白，作為泛素依賴性分子伴侶，是泛素-蛋白酶體系統(tǒng)中的一員，它與蛋白酶體中19S調(diào)控部分的突變，會造成修剪基因表達出現(xiàn)缺陷，以及特殊mRNA結合蛋白的錯誤定位和過量表達。
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