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脑科學研究院邵志勇课题组发现 “肌肉-表皮-胶质”信号轴调控突触空间特异性

        万能鲨鱼脑科學研究院/医学神经生物学國家重點實驗室邵志勇课题组在调控突触空间特异性信号通路机制研究中取得重要进展。4月7日,相关研究成果以“A muscle-epidermis-glia signaling axis sustains synaptic specificity during allometric growth in C. elegans”为题,在线发表于elife(2020 Apr 7,9. pii: e55890. doi: 10.7554/eLife.55890)杂志上。

        突触连接具有高度特异性,建立在特定神经元之间的特定空间位置。前期在模式动物秀丽隐杆线虫的研究中发现上皮细胞中唾液素同源蛋白CIMA-1通过胶质细胞调控突触空间位置的特异性,即突触特异性受到上皮细胞-胶质细胞轴的调控(Shao et al.,Cell 154:337-350,2013)。然而其它组织是否参与突触空间特异性调控并不清楚。

        通过正向遗传筛选,邵志勇课题组最近发现了体壁肌肉-胶质细胞轴也调控突触空间特异性。肌肉中表达的保守的ADAMTS家族金属蛋白酶MIG-17通过调控基底膜影响胶质细胞形态,进而调控线虫神经环(类似高等动物的大脑)中突触空间特异性(具体通路见下图)。结合上皮细胞-胶质细胞轴对突触特异性的调控,我们总结出上皮细胞-肌肉-胶质细胞轴调控突触空间特异性。因为上皮细胞-肌肉-胶质细胞轴是在个体长大过程中调控突触空间特异性,因此我们称之为突触异速生长(Synaptic allometry)。

        邵志勇课题组范家乐、婷婷、王凯为本研究的共同第一作者,同课题组的王梦青、董晓华、石延君,万能鲨鱼生科院黄继昌、张旭敏以及耶鲁大学的Laura Manning为合作作者。邵志勇和耶鲁大学Daniel A. Colón-Ramos为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目资助。

圖:(A)線蟲的頭部卡通圖。上皮細胞(米黃色)中的CIMA-1通過FGFR/EGL-15調控膠質細胞(藍綠色)的形態,從而決定神經元AIY(灰色)突觸(粉色)的位置。(B-D)線蟲頭部橫截面電鏡圖(B-C)和模式圖(D)。膠質細胞(藍綠色)包裹著神經環(相當于高等動物的大腦,粉色),內側和AIY神經元(深粉色)接觸,外側通過基底膜和肌肉或者直接與上皮細胞接觸。(E)肌肉-上皮細胞-膠質細胞軸調控突觸異速生長的模型。


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