Cell Rep：揭示大脑神经元形成错综复杂连接背后的分子机制

没有人是一座孤岛，也没有哪个神经元是一座孤岛，大脑需要脑细胞之间错综复杂的联系才能正确地完成自己的工作，近日，一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“Repetitive CREB-DNA interactions at gene loci predetermined by CBP induce activity-dependent gene expression in human cortical neurons”的研究报告中，来自日本大阪大学等机构的科学家们通过研究揭开了一种能让神经元知道何时以及如何形成这些连接背后的分子机制。

文章中，研究人员阐明了人类脑细胞中与学习和记忆相关蛋白质的行为，在发育的大脑中，神经元的活性会刺激脑细胞生长和形成连接所需的基因的表达，如果这一过程被打断的话，机体的发育和精神性疾病就会发生。研究者Yuri Atsumi博士说道，转录因子cAMP反应元件结合蛋白（CREB）是机体大脑学习和形成记忆所必需的，尽管CREB和CREB结合蛋白（CBP）已知能相互作用从而刺激发育中大脑的基因表达，但我们并不清楚神经元活性是如何影响这种相互作用的。

揭示大脑神经元形成错综复杂连接背后的分子机制。

图片来源：Cell Reports (2023). DOI:10.1016/j.celrep.2023.113576

为了探索这一点，研究人员利用一种名为单分子成像的复杂显微镜技术来追踪人类脑细胞中CREB和CBP的运动，研究结果非常清楚，研究人员发现，神经元活性能显著增加CREB和CBP，以及CREB和DNA之间的重复、长期相互作用；这些相互作用就能吸引激活基因表达的RNA聚合酶II，此外，研究人员还发现，CREB与DNA相互作用从而促进基因表达的位点需要CBP所介导的事先乙酰化作用。这些研究发现不仅阐明了发育中大脑的学习和记忆背后的机制，还能为阐明精神性疾病如何发生提供新的见解。

考虑到CBP是一种能引起Rubinstein-Taybi综合征的基因，尽管患者会表现出精神迟钝和智力残疾，且CBP蛋白的失活或能帮助解释疾病发生的分子机制，因此在3D大脑样模型中进一步探索CREB-CBP之间的相互作用或能帮助进一步观察神经元活动所产生的影响。综上，本文研究结果表明，神经元活性能促进CREB-CRE和CREB-CBP在预先确定的组蛋白乙酰化位点中的重复相互作用，从而就能促进快速的基因表达。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Yuri Atsumi，Ryohei Iwata，Hiroshi Kimura, et al. Repetitive CREB-DNA interactions at gene loci predetermined by CBP induce activity-dependent gene expression in human cortical neurons, Cell Reports (2023). DOI:10.1016/j.celrep.2023.113576