上海交大合作研究发现脑发育神经环路机制

新华网上海5月2日电(记者黄鑫)今天，记者从上海交通大学获悉，在一项国际合作研究中，上海交通大学系统生物医学研究所的吴强发现，由原钙调蛋白基因簇表达的一种特定异构体决定了5-羟色胺能神经回路的组装和轴突在空间的规则排列。相关的研究成果最近以长篇研究论文的形式发表在《科学》杂志上。

以往研究发现，原钙粘蛋白基因簇编码的原钙粘蛋白基因簇在脑神经细胞类型多样性、单细胞特异性“身份识别”和神经突触信号转导中发挥重要作用，而原钙粘蛋白在树突发育和树突自我回避中发挥关键作用。

然而，血清素能神经细胞可以通过轴突分支的空间规则排列来调节整个大脑中数千亿个神经细胞的功能，从而通过调节大脑的高级认知功能来影响人类的复杂行为。5-羟色胺能神经环异常与各种复杂的心理疾病或精神疾病如抑郁和焦虑密切相关。

研究人员建立并分析了靶向敲除各种原儿茶酚胺基因簇或编辑DNA片段的小鼠模型，发现5-羟色胺神经元基本上只表达单一的原儿茶酚胺异构体，该异构体在5-羟色胺神经元中被特异性敲除后，引起细胞自主轴突分支空间规则排列的紊乱。这些轴突分支的空间规则排列的障碍导致行为症状，如大脑的高级认知功能异常和抑郁和焦虑，但5-羟色胺神经网络在剔除其他50种原粘蛋白异构体后基本正常。

结果表明，特异性肌钙蛋白异构体可以通过同源的反式相互作用促进5-羟色胺能神经环的组装和神经细胞轴突在脑内的规则空间排列，从而揭示了肌钙蛋白可能通过5-羟色胺能神经细胞影响抑郁症和孤独症发病的机制。

中国科学新闻(第一版集锦，2017-05-03)