沖繩科學(xué)技術(shù)研究所(OIST)的分子神經(jīng)科學(xué)部門取得了一項(xiàng)重要突破，將感覺(jué)神經(jīng)元的存活和病理與信使rna (mrna)在這些細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸方式聯(lián)系起來(lái)。
該神經(jīng)生物學(xué)家團(tuán)隊(duì)由博士生Sara Emad El-Agamy、Laurent Guillaud博士和Marco Terenzio教授組成，他們與OIST膜學(xué)部門的Keiko Kono教授和理化學(xué)研究所(目前在日內(nèi)瓦大學(xué))的Yibo Wu博士合作。該項(xiàng)目由Sara Emad El-Agamy領(lǐng)導(dǎo)，她是該研究的第一作者，也是她博士工作的一部分。
“神經(jīng)元可能是細(xì)胞中最極端的形態(tài)，因?yàn)樗鼈兛梢栽谛螤钌献兓?，并在大型哺乳?dòng)物中延伸很遠(yuǎn)。例如，支配一個(gè)人的腿的神經(jīng)元可以超過(guò)一米長(zhǎng):它們的細(xì)胞核可能在脊髓附近，但卻能感覺(jué)到腳上的癢感或大腳趾的疼痛，”OIST分子神經(jīng)科學(xué)部門的負(fù)責(zé)人Terenzio教授解釋說(shuō)。
神經(jīng)元有長(zhǎng)長(zhǎng)的突起，稱為軸突，蛋白質(zhì)、RNA和細(xì)胞器等分子在軸突內(nèi)運(yùn)動(dòng)。這種從細(xì)胞中心到細(xì)胞外圍，反之亦然的運(yùn)輸方式，相當(dāng)于細(xì)胞內(nèi)的高速公路和卡車網(wǎng)絡(luò)。負(fù)責(zé)將“貨物”從神經(jīng)元末梢運(yùn)送到中心的最重要的“卡車”，是一種叫做動(dòng)力蛋白的大型蛋白質(zhì)復(fù)合體的一部分。這種運(yùn)輸系統(tǒng)的故障可導(dǎo)致幾種類型的神經(jīng)病變。
動(dòng)力蛋白是一種大而復(fù)雜的蛋白質(zhì)，由幾個(gè)亞基或鏈組成，這些亞基按大小分類。“我們研究了動(dòng)力蛋白復(fù)合物的一部分，稱為動(dòng)力蛋白路障1，簡(jiǎn)稱Dynlrb1。在之前的實(shí)驗(yàn)中，我們證明了這種動(dòng)力蛋白亞基對(duì)神經(jīng)元的存活顯然是必不可少的，但我們必須弄清楚它是如何工作的，”Terenzio教授說(shuō)。
研究人員想要測(cè)試一個(gè)想法:如果我們把動(dòng)力蛋白想象成在神經(jīng)元內(nèi)運(yùn)送貨物的卡車，我們可以想象Dynlrb1可能會(huì)影響“動(dòng)力蛋白卡車”的移動(dòng)能力或其運(yùn)載貨物的能力。為了解開這個(gè)謎團(tuán)，OIST團(tuán)隊(duì)檢查了與這種動(dòng)力蛋白亞基相互作用的蛋白質(zhì)。
在幾種相互作用蛋白中，Sara Emad El-Agamy重點(diǎn)研究了脆性X信使核糖核蛋白1 (FMRP)，該蛋白在神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域非常有名，因?yàn)樗c神經(jīng)發(fā)育障礙(脆性X綜合征)和神經(jīng)退行性疾病(脆性X相關(guān)的震顫/共濟(jì)失調(diào)綜合征)有關(guān)。
“發(fā)現(xiàn)FMRP是動(dòng)力蛋白的一部分是特別有趣的。FMRP顆粒由兩種分子組成，蛋白質(zhì)和信使RNA (mRNA)。mRNA是核糖體用來(lái)制造蛋白質(zhì)的模板。由于我對(duì)軸突的RNA生物學(xué)非常感興趣，我不想錯(cuò)過(guò)深入研究這個(gè)主題的機(jī)會(huì)，”Terenzio教授解釋說(shuō)。
歷史上，軸突被認(rèn)為缺乏RNA和蛋白質(zhì)合成機(jī)制，大多數(shù)這些過(guò)程被認(rèn)為只發(fā)生在神經(jīng)元核附近。然而，最近的研究表明，軸突確實(shí)含有各種RNA分子。由于在細(xì)胞中心合成蛋白質(zhì)，然后將所有這些蛋白質(zhì)運(yùn)送到神經(jīng)元的尖端，就像卡車上的大貨物一樣，對(duì)長(zhǎng)神經(jīng)元來(lái)說(shuō)將是一筆巨大的能量投資，因此神經(jīng)元運(yùn)送的是mRNA而不是蛋白質(zhì)。“單個(gè)mRNA可以作為模板產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)。通過(guò)運(yùn)輸mRNA而不是最終的蛋白質(zhì)，細(xì)胞可以保存大量的能量，至少在理論上是這樣，”Terenzio教授解釋說(shuō)。
然而，薩拉也發(fā)現(xiàn)FMRP從外圍被販運(yùn)到中心。“這些通常被認(rèn)為是從細(xì)胞的中心運(yùn)送到周圍。我們發(fā)現(xiàn)它們?cè)谙喾吹姆较蛏弦苿?dòng)這一事實(shí)令我們非常驚訝。這是一個(gè)剛剛開始在該領(lǐng)域被描述的現(xiàn)象，我相信它在未來(lái)將是重要的，”Terenzio教授說(shuō)。
最后，研究小組還發(fā)現(xiàn)，去除Dynlrb1會(huì)導(dǎo)致FMRP停滯并積聚在感覺(jué)神經(jīng)元的細(xì)胞體和軸突中。由于與FMRP結(jié)合的mRNA被捕獲，無(wú)法翻譯成蛋白質(zhì)，研究人員假設(shè)Dynlrb1在神經(jīng)元健康中起著至關(guān)重要的作用。換句話說(shuō)，對(duì)Dynlrb1的損害可能會(huì)阻礙必需蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，從而危及神經(jīng)元的存活。
“我們的下一個(gè)研究問(wèn)題是了解當(dāng)Dynlrb1出現(xiàn)故障或缺失時(shí)，哪些蛋白質(zhì)不能產(chǎn)生。我們獲得的數(shù)據(jù)將有助于理解是什么支持神經(jīng)元存活，并作為神經(jīng)元死亡的延伸。這可以用來(lái)尋找神經(jīng)退行性疾病的新治療方法，”Terenzio教授總結(jié)道。
（文章來(lái)源：www.ebiotrade.com/newsf/2023-11） | 
