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杜克大学研究提供了突触细化的特写

发布时间:2018-05-16  点击数:[0]

杜克大学的一项新研究提供了突触细化的特写,并指出蛋白质hevin在此过程中至关重要。 /

北卡罗来纳州达勒姆 - 出生后不久,人类大脑迅速扩张,并伴随着全新世界的经历。在此期间,新生大脑中的神经元相互竞争形成持久连接,称为突触。

杜克研究人员的一项新研究提供了突触细化的特写,并确定了一个在这个过程中至关重要的蛋白质。蛋白质的分裂称为hevin,之前与自闭症,抑郁症和自杀有关,但分子在发育中的大脑中的作用迄今为止大部分都是未知的。

研究人员专注于神经元的微小突起,称为棘突,具有突触连接。神经科学长期以来一直认为这些小小的突起可以作为单突触的位点。

但是这项上个月在开放获取期刊eLife上线的研究表明,在新生小鼠的大脑中,一些棘突最初接受两个或更多输入。随着大脑成熟,刺就会收到一个。一种被称为三维电子显微镜的技术使这种观察成为可能。

第一作者,高级作者ÇaglaEroglu实验室博士后研究员威廉克里斯托弗里彻说:“我对这一发现非常兴奋。 “我去检查文献,看看有没有人真的描述过[多突触棘]。而且真的没有太多。“

该组还发现,与正常小鼠相比,缺少编码蛋白质hevin的基因的小鼠保留了更多的这些多突触。随着发育中的大脑除去突触以提高效率,这可能会产生问题。

1990年,Hevin首次在突触之间的微小空间中被发现。然而,基因表达研究表明,它实际上是由称为星形胶质细胞的非神经元细胞产生的。

对于星形胶质细胞,突触形成和疾病之间的关系感兴趣,Eroglu的研究小组在2011年显示,hevin触发新神经连接的形成。 “这是Hevin在神经系统中功能的第一次描述,”细胞生物学和神经生物学助理教授,杜克大学脑科学研究所的成员Eroglu说。

“我们继续研究这种蛋白质,因为它在许多大脑区域都很丰富,当突触形成时以及在成年期都是如此,”Eroglu说。

皮质区是大脑对复杂思想和意识非常重要的区域,hevin鼓励来自丘脑的输入 - 大脑的一部分充当感觉和运动信息的中继中心 - 同时阻止来自皮层内局部神经元的输入,小组发现。

接受多个突触的棘突同时被皮质和丘脑连接占据,这表明这些棘突是突触竞争的场所。

埃尔奥卢说,皮层中这两种类型连接的平衡在自闭症和抑郁症等神经系统疾病中可能会出错。该小组正在研究hevin的分子机制及其对健康和疾病的潜在贡献。

其他作者包括Duke细胞生物学部门的Sagar Patel,Jonnathan Singh Alvarado,Osman Calhan,Il Hwan Kim,Akiyoshi Uezu和Scott Soderling;公爵神经科的Srishti Bhagat和Nicole Calakos;杜克分子遗传学和微生物学系的Louis-Jan Pilaz和Debra Silver;和哈佛医学院神经病学系波士顿儿童医院的Daniel Wilton和Beth Stevens。

本研究由美国国立卫生研究院(R01 DA031833,2T32NS51156-6,NRSA 1F32NS08328 01A1,NS059957,MH103374,NS083897,NS071008),荷兰 - Trice团契,Wakan团契,Esther和Joseph Klingenstein基金和Alfred P.斯隆基金会。

出版物:W Christopher Risher等人,“星形胶质细胞在树突棘上提炼皮层连接”,eLife,2014; doi:10.7554 / eLife.04047

来源:杜克大学

图片:Eroglu实验室,杜克大学,eLife 2014; 10.7554 / eLife.04047

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