子科生物報(bào)道：中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所孟文翔研究組首次報(bào)道不對(duì)稱微管網(wǎng)絡(luò)分布是促進(jìn)神經(jīng)元的極性建立的重要因素。在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過(guò)程中，神經(jīng)元的極性建立和遷移占據(jù)著重要的作用。皮層神經(jīng)元誕生于腦室區(qū)并遷移至特定的細(xì)胞層并形成軸突和樹(shù)突，建立突觸連接，最終形成神經(jīng)環(huán)路以行使信號(hào)傳遞的功能。

微管作為一種細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)，在神經(jīng)元的極性建立以及遷移過(guò)程中起著主導(dǎo)性的作用。目前關(guān)于微管在神經(jīng)元軸突決定過(guò)程中的作用主要集中于微管穩(wěn)定性以及微管乙酰化的假說(shuō)，但還缺乏實(shí)質(zhì)性的證據(jù)。這項(xiàng)發(fā)表在PNAS上的論文對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了深入探討。

在本研究中，研究人員重點(diǎn)研究了非中心體微管負(fù)端蛋白質(zhì)CAMSAP1在神經(jīng)元的極性建立中的作用。通過(guò)對(duì)Camsap1 基因敲除的小鼠研究發(fā)現(xiàn)，CAMSAP1的缺失會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元的極性建立障礙，表現(xiàn)為神經(jīng)元多根軸突的形成以及神經(jīng)元遷移的阻滯，并影響正常大腦皮層分層的形成。該研究組與汪迎春研究組協(xié)作通過(guò)質(zhì)譜和免疫共沉淀證實(shí)CAMSAP1和極性信號(hào)激酶MARK2之間存在互作。MARK2可對(duì)CAMSAP1 CKK結(jié)構(gòu)域中第1485位的絲氨酸進(jìn)行磷酸化，從而改變CAMSAP1的微管結(jié)合能力以及對(duì)微管的保護(hù)能力，進(jìn)而引起神經(jīng)元突起間微管網(wǎng)絡(luò)的不對(duì)稱分布。CAMSAP1的這種不對(duì)稱分布作為神經(jīng)元極化的一個(gè)觸發(fā)因素，通過(guò)誘發(fā)微管的在神經(jīng)突起中不均衡來(lái)控制神經(jīng)元的極性建立。本研究揭示了一個(gè)微管網(wǎng)絡(luò)指導(dǎo)神經(jīng)元極化的新機(jī)制。

該研究的第一作者周崢嶸博士說(shuō)：“我們的研究回答了一個(gè)長(zhǎng)期困擾神經(jīng)學(xué)家的問(wèn)題，即微管網(wǎng)絡(luò)在神經(jīng)元極性建立的過(guò)程中其決定性因素是什么？實(shí)際上，穩(wěn)定的非中心體微管負(fù)端構(gòu)成了新生微管的“萌芽”，在神經(jīng)元極化的早期，這些“萌芽”的穩(wěn)定性差異改變了微管網(wǎng)絡(luò)，非對(duì)稱分布的微管網(wǎng)絡(luò)以及伴隨發(fā)生的微管穩(wěn)定性及修飾的改變，最終觸發(fā)了神經(jīng)元極化的進(jìn)程”。

該研究于2020年8月24日正式發(fā)表于PNAS雜志，文章題目為“CAMSAP1 Breaks the Homeostatic Microtubule Network to Instruct Neuronal Polarity”。孟文翔研究組周崢嶸博士為本文的第一作者。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、科技部973項(xiàng)目的資助。

原文標(biāo)題：

CAMSAP1 Breaks the Homeostatic Microtubule Network to Instruct Neuronal Polarity