Cell揭示重要发育调控机制

　　鲁汶大学VIB研究所的Bassem Hassan研究小组发现了从前未知的一种机制，这一机制在物种间高度保守，通过精确地时间控制对大脑发育至关重要的一个蛋白质家族：proneural蛋白的活性调控了神经发生。这一机制——一种简单的可逆的化学修饰对于生成充足数量的神经元、它们的分化及中枢神经系统的发育至关重要。

　　我们的神经系统是由惊人多样的神经元所构成。然而只有极少数的蛋白是生成及决定这些数以亿计神经元身份的必要蛋白。更少数量的proneural蛋白，启动并调控了大脑发育和神经发生（神经干细胞生成功能性神经元）。这些proneural蛋白是一些转录因子，能够控制其他蛋白质的表达。

　　它们只在神经发生早期非常短暂地表达。精确地时间调控proneural蛋白的活性以及这种调控促成神经分化的方式，是这一系统有待阐明的一个关键方面。在非常有限的时间里少量的表达蛋白是如何控制生成这样大量及不同数量的神经元的？短暂表达这些蛋白的因与果是什么？最后，这一实现神经系统发育的机制在物种间保守吗？

　　以往在果蝇及小鼠中完成的研究表明，在神经干细胞中proneural蛋白一开始以非常低的水平表达，之后通过自激活来提高表达水平。这种突然的增高很快就停止了。因此Proneural蛋白的活性具有两个特征：显著的幅度和有限的持续时间。然而一个自激活自身表达的蛋白是如何在表达高峰时消失的？结果表明，存在一种过去未知的机制压倒自激活，同步了proneural蛋白表达的幅度和持续时间。

　　为了解答这些问题，Bassem Hassan研究小组研究了果蝇视网膜发育过程中proneural蛋白质表达的控制及相关机制。讨论中的这些蛋白控制了神经干细胞分化为视网膜神经元。

　　研究人员发现了一种二元的“全或无”（all-or-nothing）机制可以失活proneural蛋白：这一蛋白质的一个组成部分高度保守地存在于从果蝇、小鼠到人类不同的物种中，在这一区域内有一种可逆的化学修饰（磷酸化）。这一机制促使建立了功能性神经元网络。

　　事实上，抑制这一磷酸化作用改变了proneural蛋白的活性，导致了靶基因的表达发生改变，阻止了正常大脑发育。这些改变干扰了神经元的信号传导，对它们的数量和多样性产生了负面影响。有意思地是，抑制这一“全或无”机制可使得靶基因的表达发生量变。活化和失活proneural蛋白之间数量的平衡似乎调控了对神经发生的这种精细且精确的时间控制。

　　这些结果在另一个实验模型中得到验证，由此揭示出存在一种物种间高度保守且通用的机制，其调控了大脑发育过程中的神经发生及生成足够且不同数量的神经元。

　　一些阻止这一化学修饰的突变可引发影响神经系统发育的疾病。因此阐明这一机制最终可推动开发出一些治疗方案。并且，在他们的一生中，成人会生成一些帮助维持所有的认知能力，并在记忆中起重要作用的新神经元。了解在成人神经发生过程中这一机制的作用有可能为对抗一些退行性疾病打开一条有前景的途径。

　　神经发生是包括从神经干细胞增殖并经历均衡和不均衡性分裂成为定向祖细胞，并逐渐向功能区域迁移、不断发生可塑性变化并与其他神经元建立突触联系从而产生神经功能的完整的过程。最近，来自美国的研究人员通过将两种相对较新的成像技术的优势结合起来，对一个广为接受的神经发育模型提出了质疑。

　　来自同济大学生命科学与技术学院、中科院生物物理研究所的研究人员证实，在发育小鼠大脑中LSD1共抑制因子Rcor2协调了神经发生。这一研究发现发布在1月22日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

　　在发表在Cell杂志上的另一项研究中，研究人员还发现在纹状体这一与运动控制和认知功能相关的大脑区域中成人不断地生成了新的神经元，这些神经元可能在中风康复中起重要的作用，并或许能促成针对某些神经退行性疾病的新疗法。