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Cell:神经元识别标签或帮助阐明机体大脑的神经回路

来源:生物谷 2015-12-22 10:16

2015年12月22日 讯 /生物谷BIOON/ --人类的大脑是由神经元的复杂回路组成的,而神经元是一类可以通过电化学信号来传递信息的细胞,类似于电脑的网络一样,神经元回路必须以特殊的方式互相连接才能够正常发挥作用,但在人类大脑中数以亿万计的神经元如何进行连接呢?而且神经元如何同正确的细胞进行连接?长期以来科学家们不断搜寻可以标记细胞形成连接的标签识别。

近日,刊登于Cell上的一项研究报告中,来自加州理工学院的研究者鉴别出了一种特殊分子,该分子在果蝇机体中就可以扮演类似神经元标签识别的角色;研究者还发现,来自不同分子家族:Dpr蛋白和DIP蛋白的分子可以有选择性地结合在一起,从而促进表达Dpr蛋白的神经元同表达DIP蛋白的神经元之间进行互联,这一过程在生长发育的果蝇机体的神经肌肉及视觉系统中扮演着重要角色。

研究者Zinn说道,Dprs蛋白和DIPs蛋白可以互相匹配并且进行结合,就好比钥匙和锁芯的关系一样,研究者想知道是否其可以果蝇体内结合,而且是否这种结合作用会帮助确定神经元突触形成的地方。随后研究人员利用一种已经研究过的果蝇视觉系统来帮助确定Dprs蛋白和DIPs蛋白在果蝇机体大脑发育中的效应。果蝇眼部的神经元可以将轴突伸向至大脑视觉部分中的层状结构中,即视叶结构中,而其中一种名为髓质的结构可以被分为10层,而且每一个视叶神经元都可以在特定亚层中形成突触。

通过移除果蝇蛹中的DIP和Dpr蛋白都会引发轴突超过它们的靶向作用层,此外,研究者还发现,当移除相同的蛋白质后,果蝇机体中的神经肌肉系统就会出现发育缺陷;另一篇发表在Cell杂志上的研究报道中,来自加州大学洛杉矶分校的科学家Larry Zipursky也发现,大脑中Dpr和DIPs的表达和突触连接的模式直接相关。

最后研究人员表示,他们希望本文研究可以为理解并且探索人类大脑神经元的连接方式提供一种思路和见解,研究和人类大脑非常相似的蛋白质网络对于理解人类大脑中的神经元网络架构或会带来帮助。(生物谷Bioon.com)

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Control of Synaptic Connectivity by a Network of Drosophila IgSF Cell Surface Proteins

Carrillo, Robert A. and Özkan, Engin and Menon, Kaushiki P. and Nagarkar-Jaiswal, Sonal and Lee, Pei-Tseng and Jeon, Mili and Birnbaum, Michael E. and Bellen, Hugo J. and Garcia, K. Christopher and Zinn, Kai

We have defined a network of interacting Drosophila cell surface proteins in which a 21-member IgSF subfamily, the Dprs, binds to a nine-member subfamily, the DIPs. The structural basis of the Dpr-DIP interaction code appears to be dictated by shape complementarity within the Dpr-DIP binding interface. Each of the six dpr and DIP genes examined here is expressed by a unique subset of larval and pupal neurons. In the neuromuscular system, interactions between Dpr11 and DIP-γ affect presynaptic terminal development, trophic factor responses, and neurotransmission. In the visual system, dpr11 is selectively expressed by R7 photoreceptors that use Rh4 opsin (yR7s). Their primary synaptic targets, Dm8 amacrine neurons, express DIP-γ. In dpr11 or DIP-γ mutants, yR7 terminals extend beyond their normal termination zones in layer M6 of the medulla. DIP-γ is also required for Dm8 survival or differentiation. Our findings suggest that Dpr-DIP interactions are important determinants of synaptic connectivity.

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