我國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成新機(jī)制

復(fù)旦大學(xué)腦科學(xué)研究院馬蘭教授研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)３年多研究，近日發(fā)現(xiàn)一種在體內(nèi)廣泛存在的蛋白激酶ＧＲＫ５，在神經(jīng)發(fā)育和可塑性中有關(guān)鍵作用；如果小鼠缺乏ＧＲＫ５，就會(huì)發(fā)生神經(jīng)元形態(tài)發(fā)育異常，并表現(xiàn)出明顯的認(rèn)知缺陷，記憶力減退，學(xué)習(xí)能力減弱。

這一發(fā)現(xiàn)揭示了ＧＲＫ５在神經(jīng)系統(tǒng)中的功能，以及調(diào)節(jié)神經(jīng)元形態(tài)和可塑性的新機(jī)制，也給神經(jīng)元發(fā)育異常引起的孤獨(dú)癥和唐氏綜合征等疾病的治療和藥物研發(fā)提供了新的思路。這一發(fā)現(xiàn)新近刊登在國(guó)際著名學(xué)術(shù)刊物《細(xì)胞生物學(xué)雜志》上，被選為研究亮點(diǎn)和封面論文，并被國(guó)際醫(yī)學(xué)和生物論文評(píng)價(jià)系統(tǒng)“Ｆａｃｕｌｔｙｏｆ１０００”選為“必讀”論文，《科學(xué)》雜志子刊《科學(xué)·信號(hào)傳導(dǎo)》撰文予以重點(diǎn)介紹。

神經(jīng)元又稱神經(jīng)細(xì)胞，是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。大腦是最復(fù)雜和奇妙的器官，腦內(nèi)千千萬萬個(gè)神經(jīng)元是形成情感、記憶以及意識(shí)等腦功能的基礎(chǔ)和基本單元。神經(jīng)元之所以具有這樣神奇的功能，是由于它們所特有的極其特殊的“極化”形狀，即神經(jīng)元能從胞體伸出特殊的細(xì)長(zhǎng)突起，軸突和樹突。每個(gè)神經(jīng)元可以有一個(gè)軸突和多個(gè)樹突。不同神經(jīng)元之間通過這些突起相互聯(lián)結(jié)形成復(fù)雜的神經(jīng)環(huán)路和網(wǎng)絡(luò)，從而傳遞和儲(chǔ)存信息。

腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成和重塑依賴于神經(jīng)元的形態(tài)生成和動(dòng)態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元細(xì)胞骨架重構(gòu)和細(xì)胞質(zhì)膜的變形兩者均在神經(jīng)元形態(tài)生成和動(dòng)態(tài)變化中發(fā)揮重要作用，但是神經(jīng)元是如何協(xié)調(diào)細(xì)胞質(zhì)膜的變形和細(xì)胞骨架的重構(gòu)，從而促進(jìn)神經(jīng)突起的生長(zhǎng)和神經(jīng)元之間的聯(lián)系？一直是難解之謎。

馬蘭研究團(tuán)隊(duì)的青年研究人員陳躍軍、王菲菲、龍慧等巧妙地通過生物化學(xué)、細(xì)胞和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)得到了一個(gè)出人意料的答案：原來人們一直認(rèn)為蛋白激酶ＧＲＫ５是通過催化受體磷酸化發(fā)揮重要作用的，其實(shí)，ＧＲＫ５還可以通過另外的方式在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮著橋梁的作用，即ＧＲＫ５的一端可與腦內(nèi)細(xì)胞骨架結(jié)合，引起細(xì)胞骨架重構(gòu)，它的另一端可通過結(jié)合腦內(nèi)神經(jīng)元細(xì)胞膜上特異的磷脂“ＰＩＰ２”，把重構(gòu)的細(xì)胞骨架引導(dǎo)到ＰＩＰ２富集的細(xì)胞質(zhì)膜區(qū)域，從而協(xié)調(diào)細(xì)胞骨架重構(gòu)和細(xì)胞膜的變形，促進(jìn)神經(jīng)元的形態(tài)變化和神經(jīng)元之間連接的形成。研究證明，ＧＲＫ５的這種橋梁作用對(duì)于神經(jīng)元的正常發(fā)育和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正確形成非常重要。如上所述，如果小鼠缺乏ＧＲＫ５，就會(huì)表現(xiàn)出明顯的記憶差、學(xué)習(xí)慢等障礙。

據(jù)陳躍軍介紹，很多影響認(rèn)知的疾病，比如孤獨(dú)癥、精神發(fā)育遲緩、脆性綜合征、唐氏綜合征等都伴有神經(jīng)元形態(tài)發(fā)育的異常。這一研究發(fā)現(xiàn)ＧＲＫ５具有促進(jìn)神經(jīng)元形態(tài)發(fā)育的新功能，證明ＧＲＫ５是一個(gè)促進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)形成、調(diào)節(jié)腦學(xué)習(xí)記憶等功能的重要蛋白質(zhì)，為神經(jīng)元發(fā)育異常引起的精神障礙的治療和藥物研發(fā)提供了新靶點(diǎn)。

來源：新華網(wǎng) 仇逸、孫國(guó)根

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