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科学家们找到了能够调节神经环路连接的关键分子

来源:学术经纬 2020-01-19 12:21



17日,顶尖学术期刊《细胞》在线发表了一篇神经科学领域的重要研究。来自斯坦福大学的骆利群教授和Alice Ting教授联合团队开发了一种新颖的分析手段,可用于研究神经细胞表面的蛋白质组。利用这一技术,科学家们找到了20个能够调节神经环路连接的关键分子。
我们知道,从单细胞到多细胞,是生命演化史上的一大突破。不同的单细胞之间通过“沟通交流”,能形成高度结构化的组织,行使不同的生理功能。在这一过程中,细胞表面的分子扮演了极为重要的作用。以这两位科学家所关注的神经科学为例,在大脑里,神经细胞表面的接线分子(wiring molecules)决定了神经网络会以怎样的方式连接,而表面的神经递质受体和离子通道则决定了突触的活性。
先前,一些科学团队已经在培养的神经细胞内,分离出表面的蛋白质组,勾勒出了这些蛋白的初步面貌。然而体外培育的细胞毕竟与体内生长的细胞不同,无法真实反映实际的情况。而这,正是两支团队带来的突破所在。
该技术的原型来自Alice Ting教授的团队,经过了骆利群教授团队的改良和优化。具体来看,科学家们能在特异的细胞上表达HRP-CD2融合蛋白。其中HRP是一种在临床检测中常用的酶,而CD2则可以协助这些HRP定位在细胞膜的外侧。随后,研究人员们添加了一种无法透过细胞膜的底物。在HRP的催化下,这种底物会发生变化,并“粘贴”到HRP周围的蛋白质上。这就好像是一个小标签,只要找到这些标签,就能找到分布在特定细胞表面的蛋白质。
利用这种技术,辅以蛋白质谱分析,科学家们在果蝇发育的不同阶段,对其嗅觉投射神经元进行了表面蛋白质组的分析。与成年果蝇相比,发育中的果蝇“展现出了非常惊人的区别”。
从分析结果看,这支联合团队在发育的神经元上,找到了20种水平明显上升的蛋白质。通过RNA干扰的方法,他们挨个降低了这些蛋白质的表达,好观察哪些对大脑神经环路的连接起到关键作用,而分析的结果令人振奋——所有20个蛋白质,都参与了果蝇嗅觉神经环路的构成!要知道,这是我们首次知道一些蛋白质在神经发育里的作用。
正如科学家们在论文里所提到的那样,这项技术将大大提升研究细胞表面蛋白质的效率。在神经科学之外,我们期待它也能在其他领域发光发热,促进科研的进展。(生物谷Bioon.com)
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